内容正文:
《眼睛和眼镜、望远镜》
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延时文字
基础通关 —— 1.眼睛
眼睛的结构
共同作用相当于凸透镜
思考:你知道眼睛是如何看到物体的吗?如果把眼球比作照相机,眼球的哪些结构相当于凸透镜,哪些相当于胶片?
睫状体
角膜
瞳孔
虹膜
视网膜
玻璃体
晶状体
相当于胶片
通往大脑的神经
2
延时文字
基础通关 —— 1.眼睛
镜头
物像
调焦器
光圈
底片
物像
角膜
晶状体
视网膜
瞳孔
睫状肌
照相机横切面
眼球横切面
眼睛和照相机对比图
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延时文字
基础通关 —— 1.眼睛
视网膜
睫状体
晶状体
人眼看清远近物体的原理:
晶状体
视网膜
睫状体
当睫状体放松时,晶状体变薄,焦距变长,远处来的光线恰好会聚在视网膜上,眼球可以看清远处的物体。
当睫状体收缩时,晶状体变厚,焦距变短,近处来的光线恰好会聚在视网膜上,眼球可以看清近处的物体。
晶状体的调节作用。
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延时文字
基础通关 —— 1.眼睛
眼睛调节的两个极限点叫远点和近点。正常眼睛的远点在无限远,近点大约在10cm处。
正常眼睛观察近处物体最清晰而又不疲劳的距离,大约25cm,叫作明视距离。预防近视眼的措施之一,就是读写时眼睛与书本的距离应保持在25cm左右。
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延时文字
基础通关 —— 1.眼睛
眼睛和照相机的联系与区别
眼睛 照相机
结构 晶状体(相当于凸透镜) 镜头(相当于凸透镜)
瞳孔 光圈
视网膜(有感光细胞) 底片(有感光材料)
成像 倒立、缩小、实像
调节
作用 像距不变,当物距改变时,通过改变晶状体的弯曲程度,来改变焦距,使视网膜上成的像清晰。 焦距不变,当物距改变时,通过改变镜头与底片间的距离,来改变像距,使底片上成的像清晰。
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基础通关 ——眼睛的结构与功能
例1 来自于物体的光经过晶状体等会聚在视网膜上,形成物体的像。下列说法错误的是( )
A.晶状体相当于凸透镜
B.视网膜相当于光屏
C.晶状体的弯曲程度不能改变
D.远近不同的物体都能在视网膜上成像
C
解析:眼睛的晶状体相当于凸透镜,看到的物体的像成在视网膜上,所以视网膜相当于光屏;因为像成在光屏上,所以为实像;根据凸透镜成像的规律,物体经晶状体成倒立、缩小的实像;晶状体的弯曲程度可以改变,远近不同的物体都能在视网膜上成像;故C错误,ABD正确。
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延时文字
基础通关 —— 2.近视眼及其矫正
你近视了吗
?
8
延时文字
基础通关 —— 2.近视眼及其矫正
近视眼的成因
晶状体太厚,折光能力太强,或者眼球在前后方向上太长,因此来自远处某点的光会聚在视网膜前,到达视网膜时已经不是一点而是一个模糊的光斑了。
远处物体的像成在视网膜前
成像较模糊
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延时文字
基础通关 —— 2.近视眼及其矫正
近视眼的矫正
利用凹透镜能使光发散的特点,在眼睛前面放一个合适的凹透镜,就能使来自远处物体的光会聚在视网膜上。
佩戴凹透镜
成像较清晰
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基础通关 ——近视眼和远视眼
例2 学校和家长越来越重视青少年近视防控。如图所示的四幅图中,属于近视眼及其矫正的是( )
A.①④ B.①③ C.②③ D.②④
A
解析:由图知,①图的光线会聚在视网膜的前方,所以①图表示近视眼的成像情况;近视眼是由于晶状体焦距太短,像落在视网膜的前方,为了使光线会聚在视网膜上,就需要在光线进入人眼以前发散一些,所以应配戴对光线具有发散作用的凹透镜来矫正,则④图是近视眼的矫正原理图;所以,属于近视眼及其矫正原理图的是①④。
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延时文字
基础通关 —— 3.远视眼及其矫正
人老了为什么会眼花?
人们上了年纪以后,眼睛睫状体对晶状体的调节能力减弱,太近、太远的物体都看不清楚。
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延时文字
基础通关 —— 3.远视眼及其矫正
远视眼的成因
晶状体太薄,折光能力太弱,或者眼球在前后方向上太短,因此来自近处某点的光还没有会聚成一点就到达视网膜了,在视网膜上形成一个模糊的光斑。
近处物体的像成在视网膜后
成像较模糊
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延时文字
基础通关 —— 3.远视眼及其矫正
远视眼的矫正
凸透镜能使光会聚,在眼睛前面放一个合适的凸透镜,就能使来自近处物体的光会聚在视网膜上。
佩戴凸透镜
成像较清晰
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延时文字
基础通关 —— 4.眼镜的度数
你的眼镜有多少度?高度近视眼镜有什么特征呢?
厚镜片
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延时文字
基础通关 —— 4.眼镜的度数
焦度:透镜焦距 f 的长短标志着折光本领的大小。焦距越短,折光本领越大。通常把透镜焦距的倒数叫作透镜焦度,用 表示,即 。
眼镜的度数:用D 表示,镜片的透镜焦度乘100的值。
注意:凸透镜(远视镜片)的度数是正数,凹透镜(近视镜片)的度数是负数。
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延时文字
基础通关 —— 4.眼镜的度数
用眼卫生要注意
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基础通关 ——眼镜的度数
例3 凸透镜的焦距为 ,凹透镜的焦距为 ,把它们作为眼镜镜片,镜片度数为Da和Db 。则( )
A. Da=+300度,为近视眼镜
B. Db=-200度,为近视眼镜
C. Da=-300度,为远视眼镜
D. Db=+200度,为远视眼镜
B
解析:凸透镜的焦距为 ,其度数是 度,用于矫正远视眼;凹透镜的焦距为 ,其度数是 度,用于矫正近视眼。
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延时文字
基础通关 —— 5.望远镜
望远镜的种类
光学望远镜
射电望远镜
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延时文字
基础通关 —— 5.望远镜
目镜
物镜
望远镜的结构(开普勒望远镜)
靠近眼睛的凸透镜,相当于放大镜
靠近被观察物体的凸透镜,
相当于照相机的镜头
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延时文字
基础通关 —— 5.望远镜
望远镜的成像原理
远处物体的光经过物镜,由于所观察的物体极远,物距远大于二倍焦距,所以成倒立、缩小的实像,这个实像在目镜的一倍焦距以内,(物体物镜所成的实像)经目镜成正立、放大的虚像。
拉近再放大
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基础通关 ——望远镜的成像原理
例4 如图是天文爱好者所使用的望远镜,下列说法正确的是( )
A.A镜是目镜,B镜是物镜
B.太空中的星体通过A镜成的是虚像
C.望远镜的A镜成像原理与投影仪一致
D.通过B镜看到的是放大的虚像
D
解析:A.望远镜的物镜和目镜都是凸透镜,靠近眼睛的B是目镜,靠近物体的A是物镜,故A错误;
BC.望远镜的物镜成倒立缩小的实像,相当于照相机,故BC错误;
D.目镜成正立、放大的虚像,与放大镜的成像原理相同,故D正确。
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延时文字
基础通关 —— 6.视角
使用望远镜时,物体通过物镜所成的像是缩小的,为什么我们会感到物体被放大了?太阳很大,为什么我们看起来比较小?
物镜成像后,像离眼睛更近,“视角”变大了。再加上目镜的放大作用,视角可以变得很大。因为视角小,所以很大的太阳由于太远,看起来较小。
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延时文字
基础通关 —— 6.视角
视角:从眼睛的光心向观察物体的两端所引的两条直线的夹角。
影响因素:① 物体本身大小;② 物体到眼睛的距离。
视角
a
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延时文字
基础通关 —— 6.视角
视角大
a
视角小
a
距离相等时,大物体的视角大,小物体的视角小。
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延时文字
基础通关 —— 6.视角
物体大小一定时,看近处的物体,视角大,远处的物体视角小。
视角小
a
视角大
a
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延时文字
基础通关 —— 7.制作望远镜
设计
(1)确定望远镜的放大倍率;
望远镜的放大倍率=
物镜的焦距f物
目镜的焦距f目
为了让成像质量好一些,其放大倍数不宜过大,取放大倍数为2至3倍即可。
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延时文字
基础通关 —— 7.制作望远镜
设计
(2)选择物镜和目镜;
(3)设计镜筒
物镜的镜筒比目镜的镜筒粗一些,套在一起时,便于调节。
应选择焦距较长、直径较大的凸透镜作为物镜,焦距较短、直径较小的凸透镜作为目镜。
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延时文字
基础通关 —— 7.制作望远镜
制作
(1)选用带手柄的凸透镜。可选f物=20cm、 f目=10cm。其中物镜的直径要比目镜的直径大一些。
f物=20cm
f目=10cm
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延时文字
基础通关 —— 7.制作望远镜
制作
(2)分别用瓦楞纸包裹物镜、目镜,制作镜筒。截取镜筒长度,物镜筒28cm,目镜筒18cm。
(3)把物镜镜筒插在目镜镜筒内,将目镜放在眼前,抽拉套筒调节两透镜间的距离,直到看到清晰地像。
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基础通关 ——制作望远镜
例5 制作望远镜。
材料:准备两个_____镜,一个焦距比另一个稍大一些,两个与透镜尺寸差不多大小的硬纸筒,大纸筒可套进小纸筒。纸筒也可自己制作。
制作:将焦距较大的透镜作为____镜,较小的作为____镜,分别将它们固定在大小两个纸筒中,如图甲所示。
使用:将物镜对准远处的物体,不断推拉纸筒,直到看到清楚放大的像为止。
凸透
目
物
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基础通关 ——制作望远镜
原理:如图乙所示,从远处物体射到物镜上的光线是平行的,经物镜后,在焦点外距焦点很近的地方,得到物体的____ 立、____(选填“放大”“缩小”或“等大”)的_____像。目镜的前焦点和物镜的后焦点是______在一起的,所以像位于目镜和它的焦点之间离焦点很近的地方,像对于目镜来说是物体,它对于目镜所成的像是______(选填“放大”“缩小”或“等大”)的_____像。这样,当我们对着目镜进行观察的时候,进入眼睛的光线就好像是直接从这个像射来的。
倒
缩小
虚
实
重合
放大
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基础通关 ——制作望远镜
解析:准备两个凸透镜,一个焦距比另一个稍大一些,分别与两个透镜尺寸差不多的大小硬纸筒,大纸筒可套进小纸筒;
将焦距较大的透镜作为物镜,较小的作为目镜,分别将它们固定在大小两个纸筒中;从远处物体射到物镜上的光线是平行的,经物镜后,在焦点外距焦点很近的地方,得到物体的倒立、缩小的实像。目镜的前焦点和物镜的后焦点是重合在一起的,所以像位于目镜和它的焦点之间离焦点很近的地方,像对于目镜来说是物体,它对于目镜所成的像是放大的虚像。这样,当我们对着目镜进行观察的时候,进入眼睛的光线就好像直接从这个像射来的。
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题型一 眼睛及视物原理
母题1 眼睛具有很好的调节功能,才使我们能看清远近不同的物体。如图所示,当我们看远处物体时,物体的像正好成在视网膜上;当我们改为看近处物体时,为了使近处物体的像也成在视网膜上,晶状体的形状和焦距的变化情况分别是( )
A.晶状体变厚,焦距变短
B.晶状体变厚,焦距变长
C.晶状体变薄,焦距变短
D.晶状体变薄,焦距变长
A
解析:当我们从看远处物体改为看近处物体时(一般不小于10cm),此时的物距变小,像距会变大,像成在视网膜的后面,为了使近处物体成像在视网膜上,需要增大眼睛晶状体对光的偏折能力,即要增大晶状体的凸度,使得焦距变短,故A正确。
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题型一 眼睛及视物原理
变形1 不论较近或较远的物体,对于正常人来说都能使物体的像落在视网膜上,这主要是因为( )
A.视网膜可以前后移动调节
B.眼球的前后径能随意调节
C.瞳孔可以缩小或放大
D.晶状体的曲度可以调节
D
解析:视觉的形成过程是:外界物体反射来的光线,经过角膜、房水,由瞳孔进入眼球内部,再经过晶状体和玻璃体的折射作用,在视网膜上能形成清晰的物像,物像刺激了视网膜上的感光细胞,这些感光细胞产生的神经冲动,沿着视神经传到大脑皮层的视觉中枢,就形成视觉;其中晶状体的曲度可以调节,晶状体与睫状体相连,眼睛通过睫状体来调节晶状体的曲度,来看清远近不同的物体。
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题型二 近视眼与远视眼
母题2 近视眼矫正的福音可调式眼镜。如1图:人类的眼睛很像一架照相机;如2图,眼睛与照相机的不同之处是:人的眼睛是通过调节晶状体的薄厚程度,改变晶状体的焦距来获得清晰的实像;如3图所示,一项被称作“可调式眼镜”的新技术可以帮助人们不用通过眼科医生就可以矫正自己的视力。
(1)由短文可知,人的眼睛是通过调节晶状体的__________,从而改变晶状体的焦距来获得清晰倒立、_______(选填“缩小”或“放大”)的实像;其实可调式眼镜的想法也是一种仿生学研究的成果,人眼睛的晶状体就是根据观察对象自动调节的可调式镜片,通过眼部肌肉调节晶状体可以帮助我们看清不同距离的物体。
薄厚程度
缩小
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题型二 近视眼与远视眼
母题2 近视眼矫正的福音可调式眼镜,这种眼镜的镜片中含有一种液体,通过调节此液体的含量,镜片的形状会随之改变,如4图所示,改变滑块的位置就可实现镜片形状的变化。
(2)2图是不同位置处的两个物体的成像示意图,由图得出:眼睛看近处的物体时,晶状体的焦距_______(选填“变大”“变小”或“不变”)。人眼若长期观察近处物体,会造成晶状体过度弯曲,形成近视眼,当他看远处物体时,像会成在视网膜的 _______(选填“前”或“后”)方。
(3)按如4图所示,近视眼患者如果用“可调式眼镜”加以矫正,应将滑块从中间逐渐向______(选填“左”或“右”)移动,直至看清物体,若患者的眼镜度数是500度,此时眼镜的焦距是______m。
变小
前
左
0.2
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题型二 近视眼与远视眼
解析:(1)人的眼睛是通过调节晶状体的薄厚程度,改变晶状体的焦距来获得清晰倒立的实像;由“可调式眼镜”的原理可知,可调式镜片,通过眼部肌肉调节晶状体的曲度,当晶状体的曲度变大,焦距变短,反之亦然,帮助我们看清不同距离的物体;(2)从图中可以看出:当眼睛看近处的物体时,透镜的凸度变大了,透镜的焦距也变短了;人眼若长期观察近处物体,会造成晶状体过度弯曲,当他看远处物体时,像会成在视网膜的前方;(3)要纠正必须要减弱凸透镜对光的会聚作用,所以要用凹透镜来进行纠正;由图可知,此时如果用“可调式眼镜”加以矫正,应将滑块从中间逐渐向左移动,直至看清物体;透镜焦度 ,眼睛的焦距为
。
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题型二 近视眼与远视眼
变形2-1 现在有一款眼镜(如图),叫渐进多焦点眼镜,镜片不同区域有不同焦点、不同度数,一般分四个区域:A区用于看清远处物体;B区用于看清近处物体;C区是一个自上而下规律变化的区域,用于看清中间距离的物体;D区是度数变化区域,通过该区域看东西会感到模糊,但会随着使用过程中的适应程度而逐渐改善。有了这款眼镜,无论是在户外眺望远方,还是在家中看书学习,都不会再有更换眼镜的烦恼了。请阅读上述材料结合所学知识,回答下列问题:
(1)同一个物体放在人眼前远近不同位置观察,物体在远处时视网膜上所成的像 ________(选填“大于”“等于”或“小于”)在近处时视网膜上所成的像。
小于
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题型二 近视眼与远视眼
变形2-1 请阅读上述材料结合所学知识,回答下列问题:
(2)近视眼的人眼睛不会老花,这种说法是________(选填“正确”或“不正确”)的。
(3)远视眼所成的清晰像处于视网膜_______(选填“前”或“后”)方,需佩戴远视眼镜进行校正,远视眼镜属于_______(选填“凸”或“凹”)透镜,此镜对光有 _________作用;渐进多焦点眼镜的_______区镜片相当于此眼镜。
(4)如果把眼镜上方的A区设置成看近区,你认为_________(选填“合适”或“不合适”)。
不正确
后
凸
会聚
B
不合适
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题型二 近视眼与远视眼
解析:(1)照相机原理物远像近像变小,物近像远像变大,由此可知同一物体放在眼前远近不同的位置观察,物距远像小,物距小像大,故物体在远处视网膜上的像小于在近处时视网膜上所成的像;
(2)近视眼是由于角膜或晶状体的屈光力过强,或者是眼轴过度延长引起的,看远处的物体时所成的像在视网膜前,而远视眼是由于晶状体的弹性降低,睫状体的调节能力减弱引起的看近处的物体时所成的像在视网膜后面,形成的原因不同,所以近视眼的人眼睛不会花的说法不正确;
(3)远视眼是由于晶状体的弹性降低,睫状体的调节能力减弱引起的看近处的物体时所成的像在视网膜后面,为了使像在视网膜上,要纠正远视眼需要把光线会聚即用凸透镜,渐进多焦点眼镜B区看近处区的镜片是纠正远视镜的;
(4)不合适,上方改为B看近,因为人们看近处的物体向下看,看远处的物体向上看。
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题型二 近视眼与远视眼
变形2-2 如图所示,这是小王同学戴上眼镜前、后观察到的远处帆船的情形,下列相关说法正确的是( )
A.小王的眼镜对光有发散作用
B.不戴眼镜时,小王看远处物体时,成像在视网膜后方
C.小王是远视眼
D.戴眼镜后小王的视网膜上成的是正立、缩小的虚像
A
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题型二 近视眼与远视眼
解析:ABC.近视眼的表现是看不清远处的东西,即是由于晶状体太厚,其折光能力太强,或眼球的前后距离方向太长,使得像成在视网膜的前方造成的,因此观察到的远处帆船比较模糊;故若想使得像成在视网膜上,即需要让原来的光线发散一些,由于凹透镜对光线有发散的作用,故用凹透镜来矫正近视眼,由此可以判断出小明视力存在的问题是近视眼,所戴眼镜的镜片类型为凹透镜,故A正确、BC错误;
D. 因为人的眼睛像一架照相机,所以小王的视网膜上成的像是倒立、缩小的实像,故D错误。
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题型三 制作望远镜
母题3 某小组在跨学科实践课上自制一只望远镜,用它观察校园内远处的物体。
(1)为了选出焦距合适的凸透镜做物镜和目镜,同学们利用如图甲所示的方式测出了这些凸透镜的焦距。其中测量中,操作最合理的是_______。
(2)自制的望远镜可以采用单片的凸透镜作为目镜和物镜,为了让成像质量好一些,其放大倍率应为________(选填“2~3”或“20~30”)倍。
(3)根据放大倍率的要求,若制作望远镜时,选择焦距为20cm,直径为5cm的凸透镜作为物镜,则下列四个凸透镜中,最合适作为目镜的是_______。
A.焦距为10cm,直径为5cm B.焦距为20cm,直径为4cm
C.焦距为10cm,直径为4cm D.焦距为20cm,直径为5cm
C
2~3
C
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题型三 制作望远镜
母题3 某小组在跨学科实践课上自制一只望远镜,用它观察校园内远处的物体。
(4)小组同学利用选好的凸透镜和长方形纸板分工合作完成了望远镜的制作。在使用这个望远镜观察较远处物体后,如果要观察较近处物体,两块凸透镜间的距离要稍______一些,此时物镜所成的像到目镜的距离应________ (选填“大于”“小于”或“等于”)目镜的焦距。
(5)用该望远镜看远处物体时,像是倒立的,为了能看到正立的像,小组同学又对制作的望远镜进行了改进,改进方案的光路图如图乙所示,根据光路图请判断改进后的望远镜的目镜为______透镜。
大
小于
凹
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题型三 制作望远镜
解析:(1)其中测量中,用凸透镜正对阳光,在透镜的另一侧放一张白纸,平行于主光轴的光会聚于一点,所以操作最合理的是C;(2)自制的望远镜可以采用单片的凸透镜作为目镜和物镜,为了让成像质量好一些,其放大倍率不宜过大,应为 2~3倍;(3)望远镜的放大倍率是物镜的焦距与目镜的焦距之比,为了让成像质量好一些,放大倍率应适当大一些,则要求物镜的焦距较长、直径较大,而目镜的焦距较短、直径较小,故应选“焦距为10cm,直径为4cm”的凸透镜作为目镜,选C;(4)望远镜的物镜相当于照相机,目镜相当于放大镜,在使用这个望远镜观察较远处物体,物体通过物镜成的像在目镜的一倍焦距以内,观察较近处物体时,物距减小,像距变大,但仍应成在目镜的焦点以内,因此两块凸透镜间的距离要稍大一些,此时物镜所成的像到目镜的距离应小于目镜的焦距;(5)由改进后的望远镜的光路图可知,经物镜折射的光线经过目镜时变得发散,因此改进后的望远镜的目镜为凹透镜。
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题型三 制作望远镜
变形3 跨学科实践学习小组从实验室找到几只透镜准备自制一只望远镜。
(1)如图1所示,小明以2个焦距不同的凸透镜制作了一个望远镜。通过学习知道,望远镜其实是将远处的物体拉近成像,此过程实际上是增大了________。
(2)小明观察星星时发现视野范围较小,为此,他使用两块相同的带开口的挡板并利用______________的原理制作了一个寻星装置,将其安装在望远镜套筒上后,借助挡板能快捷寻找目标(如图2所示),并将目标锁定在望远镜视野中,下列设计的各挡板中最适合的是_______。
视角
光沿直线传播
C
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题型三 制作望远镜
变形3 跨学科实践学习小组从实验室找到几只透镜准备自制一只望远镜。
(3)小明用此自制望远镜看远处物体时,发现像与物相比较上下、左右都颠倒了,为使看到的像与物相比不失真,老师建议他将望远镜设计成物镜与目镜不共轴、中部为空腔的形状(如图3所示),再利用几片小平面镜,安装到中部空腔内以改变光路,可以满足要求。结合插图可知(如图4所示),小明要想达到此效果,至少需要_____块平面镜。
A.1 B.2 C.3 D.4
B
上下颠倒:需1次反射(如将像向上翻转为正立)。
左右颠倒:需再1次反射(如将镜像恢复为正常)。
最少数量:通过合理设计光路(如将两块镜面呈90°夹角放置),可同时纠正上下和左右颠倒,因此至少需要2块平面镜。
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题型三 制作望远镜
解析:(1)望远镜能使远处的物体成像在离人较近的地方,则减小了像到观察者距离,增大了视角,使远处物体看起来更近、更大;(2)用两块相同的带开口的挡板制作了一个寻星装置,安装在望远镜套筒上后,借助挡板能快捷寻找目标,此装置类似于狙击枪上的瞄准装置,利用了光沿直线传播的原理;小明观察星星时发现视野范围较小,为了增大视野范围,应该选择开口较大的三角缺口,因为三角缺口的尖端(V形)能提供更明确的参考线,便于精确对准目标,故C符合题意,ABD不符合题意;故选C;(3)按如图方法,将两块平面镜彼此平行安装在空腔中,那么光路图如下可满足要求,所以至少需要2块平面镜才能达到效果,故ACD不符合题意,B符合题意。
49
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