专题03 光的折射 透镜（期中知识清单）八年级物理上学期新教材苏科版

专题03 光的折射 透镜 目 录 识记类 思维导图 知识清单 考点清单 辨析清单 题型类 高频题型清单 易错题型清单 重难题型清单 答题类 解题模型清单 答题技巧清单 知识点01 光的折射 1、光的折射现象 （1）当光从一种介质斜射入另一种介质时，光在另一种介质中传播方向发生 的现象叫光的折射。 （2）光的折射发生在两种介质的交界面上，但光线在每种介质内是直线传播的。光从一种介质 射入另一种介质时，其传播方向不改变（改变、不改变）。 （3）入射光线射入另一种介质时的交点（O），叫入射点；入射光线与法线夹角（α）叫 ；折射光线与法线的夹角（γ）叫 。 （4）在生活中，我们常见的折射现象很多，如：看清澈的池水，池水水底变浅；在岸上看到的鱼接近于水面；透过玻璃砖看物体发生了错位；水杯中的筷子好像弯折了；“海市蜃楼”现象等等都是光的折射现象。 2、探究光的折射特点 （1）实验目的：探究光的折射特点。 （2）实验器材： 激光笔、水槽、一个可折转的光屏、一块玻璃砖、刻度尺、量角器、支架等。 （3）实验步骤 步骤①如图所示，让光从空气进入水中，观察折射光线、入射光线、法线之间的位置关系。 步骤②比较折射角与入射角的大小。 步骤③改变入射角的大小，观察折射角的变化情况。 步骤④换用玻璃砖，将上面的实验过程重复一次。 步骤⑤让光从水中斜射到空气中，观察入射角和折射角的变化。 （4）实验结论：折射光线与入射光线、法线在同一平面上(三线共面) ；折射光线和入射光线分居于法线的两侧(两线异侧)；折射角不等于入射角(空气中角大)。 3、光的折射光路图 （1）利用光的折射规律 ①光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线偏折，入射角大于折射角。 ②光从水或其他介质斜射入空气中时，折射光线远离法线偏折，折射角大于入射角。 ③光垂直界面射入时，传播方向不改变；此时入射角等于折射角等于0。 ④光的折射现象例子：海市蜃楼、筷子向上折断了、池水变“浅”了、放大镜、望远镜、显微镜、照相机、投影仪、近视眼镜、老花镜、斜插在水中的筷子在水中部分看起来向上弯；看见落到地平线下的太阳；叉鱼的时候瞄准鱼的下方。 （2）根据光路可逆的可逆性。 知识点02 透镜 1、透镜 （1）透镜是用透明物质制成的表面为球面一部分的光学元件，透镜是根据光的 制成的。 （2）透镜与面镜区别：面镜利用光的 成像，透镜利用光的 成像；透镜成像遵循光的 ，面镜成像遵循光的 。 （3）透镜分类：透镜分为凸透镜和凹透镜。 ①凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜（远视镜镜片，照相机的镜头、投影仪的镜头、放大镜等）。 ②凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜（近视镜等）。 2、凹透镜与凸透镜的辨别 （1）触摸法：用手摸，凸透镜：中间厚两边薄，凹透镜：中间薄两边厚。 （2）成像法；放在书上的字上，放大是凸透镜，缩小是凹透镜。 （3）太阳聚焦法：把透镜放在阳光下，再放一张白纸在透镜下，若能在纸上找到一个很亮的点（焦点）即为凸透镜，否则为凹透镜。 3、透镜对光的作用 （1）凸透镜有 光线作用，所以凸透镜也叫 。凸透镜分为双凸、平凸和凹凸（或正弯月形）等形式，凸透镜有会聚作用故又称聚光透镜，较厚的凸透镜则有望远、会聚等作用，这与透镜的厚度有关。 （2）凹透镜有 光线作用，所以凹透镜也叫 。凹透镜对光有发散作用；平行光线通过凹球面透镜发生偏折后，光线发散，成为发散光线，不可能形成实性焦点，沿着散开光线的反向延长线，在投射光线的同一侧交于F点，形成的是一虚焦点（凹透镜有两个虚焦点）。 （3）透镜中的光路是可逆的：由于光在发生折射时是可逆的，而透镜对光的作用也是折射作用，所以透镜中的光路是 。 4、透镜的焦点和焦距 焦点 焦距 图示 凸透镜 凸透镜能使跟主光轴平行的数显会聚在主光轴上的一点，这个点叫凸透镜的焦点，用F表示。凸透镜两侧各有一个焦点 焦点F到光心O的距离叫焦距，用f表示，凸透镜两侧的焦距相等 凹透镜 凹透镜能使跟主光轴平行的光发散，且发散的光反向延长线相交在主光轴上的一点，这个点不是实际光线会聚的点，所以叫虚焦点，用F表示。凹透镜两侧各有一个虚焦点 虚焦点F到光心O的距离叫焦距，用f表示，凹透镜两侧的焦距相等 5、透镜的三条特殊光线是指：通过光心的光线、平行于主光轴的光线、经过焦点（对凹透镜来说应该是射向另一侧焦点）的光线。这三条光线经凸透镜和凹透镜折射后的情况见下表 凸透镜 通过光心的光线经凸透镜折射后，传播方向不变 平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，经过另一侧的焦点 通过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴 凹透镜 经光心的光线经凹透镜折射后，传播方向不变 平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线经过凹透镜同侧虚焦点 射向凹透镜另一侧虚焦点的光线经凹透镜折射后，平行于主光轴 知识点03 凸透镜成像的规律 1、探究凸透镜成像的规律 （1）凸透镜成像原理： 。 （2）实验装置图（如图所示） （3）实验器材：光具座（足够长）、凸透镜（焦距已知）、蜡烛、光屏等。 光具座（带刻度）的作用： 。 光屏的作用： 。 （4）实验前器材组装：组装时，凸透镜要位于蜡烛和光屏中间；点燃蜡烛后，调整蜡烛使烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在 的目的：使烛焰通过凸透镜所成的像呈现在光屏中央，便于观察和比较像与物的关系。 （5）实验环境：在 的环境中进行实验的目的： 。 （6）实验步骤 步骤1：将蜡烛、凸透镜、光屏依次安放在光具座上，调整它们的高度，使烛焰的中心、凸透镜的光心和光屏的中心大致在同一高度。 步骤2：把蜡烛放在凸透镜二倍焦距以外的地方并点燃，然后调整光屏到凸透镜的距离，直到光屏上出现清晰烛焰的像，观察并记录像的大小和正倒，测出物距u和像距v。稍稍改变物距，重复做这一步。 步骤3：把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离大于二倍焦距，移动光屏，直到光屏上出现蜡烛清晰的像，观察并记录像的大小、正倒，测出物距u和像距v。 步骤4：把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间，移动光屏，直到光屏上出现蜡烛清晰的像，观察并记录像大小、正倒，测出物距u和像距v。稍稍改变物距，重做这一步。 步骤5：把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛位于凸透镜的焦点上，移动光屏，观察是否能够成像。 步骤6：把蜡烛移到凸透镜的一倍焦距以内，移动光屏，观察在光屏上能否看到蜡烛的像。如果不能，可以从光屏这一侧透过凸透镜观察，记录所看到的像的正倒、大小以及此时的物距u。稍稍改变物距，重做这一步； （7）实验结论 物距u与焦距f的关系 像的性质 像距v与焦距f的关系 相对凸透镜的位置 正倒 大小 虚实 u>2f 倒立 缩小 实像 f<v<2f 与物异侧 u=2f 倒立 等大 实像 v=2f 与物异侧 f<u<2f 倒立 放大 实像 v>2f 与物异侧 u=f 不成像 u<f 正立 放大 虚像 —— 与物同侧 口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，实像倒，居异侧，虚像正，居同侧，物近像远像变大，焦点以内反变化‌ 2、凸透镜既能成实像，又能成虚像：判断某像是实像还是虚像，可以用观察的方法区分，能用光屏承接的是实像，不能用光屏承接的是虚像。凸透镜成像时，实像和物体在镜的两侧，虚像和物体在镜的同侧。 3、凸透镜成像规律的光路分析：利用凸透镜三条特殊光线中的任意两条可以画出相应的光路图，从而判断出像距的大小和成像的具体情况，这是理解凸透镜成像规律的最好的方法。 （1）当u>2f时，成 ，此时f<v<2f。光路如图所示。 （2）当u=2f时，成 ，此时v=2f。光路如图所示。 （3）当f<u<2f时，成 ，此时v>2f。光路如图所示。 （4）当u=f时，折射光时一束平行光，不能相交，其反向延长线也不能相交，所以 。光路如图所示。 （5）当u<f时，成 ，此时v>u。光路如图所示。 知识点04 透镜的应用 1、眼睛及其视物原理 （1）眼睛：眼睛的晶状体相当于 ，视网膜相当于光屏（胶卷）。 （2）眼睛的成像原理:从物体发出的光线经过晶状体等一个综合的凸透镜在视网膜上形成倒立，缩小的实像，分布在视网膜上的视神经细胞受到光的刺激，把这个信号传输给大脑，人就可以看到这个物体了（眼睛的晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于 （胶卷））。 （3）视角：被观察的物体两端到人眼光心所夹的角叫视角。如图所示视角的大小和物体到眼睛的距离，物体越大，或离眼睛越近，视角越大。 2、近视眼的成因与矫正办法 （1）近视眼：近视眼是指眼球在调节放松状态下，平行光线（一般认为来自5m以外）经眼球屈光系统后聚焦在视网膜之前，产生远距视物模糊。所以近视眼的远点不在无穷远处，而在某个有限距离处，近视眼的进点也比正常眼近，近视眼的明视距离小于25cm。 （2）矫正方法：配戴适当的 做眼睛，使远处来的光先发散后再进入眼睛，可矫正近视眼视力。 （3）近视眼特点：近视眼只能看清 的物体，看不清远处的物体。 （4）近视眼原因：近视眼晶状体比正常人眼睛要凸一些，晶状体折光能力强。远处来的平光会聚在视网膜前面，而在视网膜上是一个光斑了。 3、远视眼的成因与矫正办法 （1）远视眼：在完全静止的调节状态下，由远距离（指5米以上）目标投射的光线，集合在视网膜之后。这种反常的屈光状态称为远视眼。远视眼的近点比正常眼远些。远视眼的明视距离大于25cm。 （2）矫正方法：利用凸透镜能使光线会聚的特点，在眼睛前面放一个凸透镜，就能使来自近处物体的光会聚在视网膜上了。配戴适当的 做眼睛，可矫正远视眼的视力。 （3）远视眼特点：远视眼只能看见 的物体，看不清近处的物体。 （4）远视眼原因：晶状体比正常人要凹一些，晶状体对光线的折射能力变弱，远处来的光线会聚点在视网膜后。①眼轴过短如小眼球；②眼轴正常而屈光系统的屈光力过弱，如角膜的弧度过平以及屈光指数偏低等。 4、显微镜：显微镜由目镜和物镜组成，物镜、目镜都是凸透镜，它们对物体进行两次放大。 普通光学显微镜是根据凸透镜成像原理，经过凸透镜的两次成像。第一次先经过物镜（凸透镜1）成像，这时候的物体应该在物镜(凸透镜1）的一倍焦距和两倍焦距之间,成的像应该是放大、倒立的实像。而后以第一次成的物像作为“物体”，经过目镜的第二次成像。由于我们观察的时候是在目镜的另外一侧,第二次成的像应该是一个虚像，这样像和物才在同一侧，因此第一次成的像应该在目镜（凸透镜2）的一倍焦距以内，这样经过第二次成像，第二次成的像是一个放大的正立的虚像。 5、望远镜：望远镜也是由两组凸透镜（目镜和物镜）组成，它的结构特点是物镜的焦距长而目镜的焦距短。 望远镜的成像原理是：物镜的作用是得到远处物体的实像，由于物体离物镜非常远，所以物体上各点发射到物镜上的光线几乎是平行光束，这样的光线经过物镜汇聚后，就在物镜焦点以外，在离焦点很近的地方，形成了一个倒立的、缩小的实像。这个倒立的、缩小的实像又位于目镜的焦点以内，所以目镜起了放大镜的作用，目镜把经过物镜的倒立、缩小的实像放大成了一个正立的、放大的虚像。这就是远处物体通过望远镜所成的虚像。 6、凸透镜成像的应用 物距（u） 像距（v） 正倒 大小 虚实 应用 特点 物，像的位置关系 u＞2f 2f＞v＞f 倒立 缩小 实像 照相机、摄像机 - 物像异侧 u=2f v=2f 倒立 等大 实像 精确测焦仪 成像大小的分界点 物像异侧 2f＞u＞f v＞2f 倒立 放大 实像 幻灯机、电影、投影仪 - 物像异侧 u=f - - - 不成像 强光聚焦手电筒 成像虚实的分界点 - f＞u v＞u 正立 放大 虚像 放大镜 虚像在物体同侧 虚像在物体之后 物像同侧 知识点05 人眼看不见的光 1、红外线 （1）概念：让一束白光通过三棱镜发生色散形成光谱，若将非常灵敏的温度计分别放到色散后不同颜色的光处，都能检测到温度的上升。如果把温度计放在红外以外的地方，温度也会上升，说明红外以外也有能量辐射，只不过人眼看不见。我们把红光之外的辐射叫 。一切物体都在不断地辐射红外线，物体的温度越高，辐射出的红外线 。 （2）特性及应用 特性 应用 工作原理 热作用强 红外线烤箱、用红外线烘干汽车表面的喷漆、浴室暖灯释放红外线、红外线理疗仪等 各种物体吸收了红外线后温度都会上升 穿透云雾能力强 红外线高空摄像机 利用灵敏的红外线探测器接收物体发出的红外线，再用电子仪器对接收到的信息进行处理，就可以显示出被测物体的形状和特征 抗干扰能力强 红外线遥控器 电视机、空调等家用电器的遥控器前端有一个发光二极管，按下不同的键时，发光二极管可以发出不同的红外脉冲，以实现对电视机、空调器的控制 一切物体都在不停辐射红外线，温度越高辐射越强 红外线测温仪、红外线夜视仪、红外感应灯、红外自动门、卫生洁具的自动控制等 人体可以发出红外线，可以通过红外线感应装置进行体温测量以及实现自动控制 2、紫外线 （1）概念：在光谱 以外，还有一种看不见的光，叫做紫外线。 （2）特性及应用 特性 应用 化学作用 紫外线可以照相机的胶片感光，因而可利用紫外线进行摄影 生理作用 适当的紫外线照射有助于人体合成维生素D，对骨骼的生长和身体健康都有好处；紫外线能杀死微生物，可用紫外线灯霉菌、治疗皮肤病等 荧光作用 在紫外线照射下荧光物质会发光，可用于鉴别纸币、古字画及商标的真伪等 （3）紫外线的危害 ①过量的紫外线能伤害人的皮肤，轻则使皮肤粗糙，重则诱发皮肤癌。电焊的弧光中有强烈的紫外线，因此电焊工人在工作时必须穿好防护服，戴好防护面罩； ②太阳光是天然紫外线的来源。太阳光中有大量的紫外线，如果这些紫外线全部到达地面，地球上的生物将不能生存。但太阳光中的紫外线大部分没能到达地面，这是因为大气层上部的臭氧层有能吸收太阳光中的紫外线的特性，大部分紫外线都被臭氧层吸收了，保护地球生物不受到紫外线的伤害，因而保护地球臭氧层具有重要的意义。 考点01 光的折射 考点内容：光的折射现象；光的折射规律；折射形成的虚像。 常见考法： （1）折射规律：三线共面、两线分居，光从空气斜射入其他介质时折射角小于入射角；垂直入射时传播方向不变。 （2）现象辨析：池水变浅、筷子弯折、海市蜃楼等实例，判断是否属于光的折射。 （3）光路可逆：考查折射光路可逆性，结合光路图判断光线方向。 考点02 透镜 考点内容：凸透镜与凹透镜的识别；透镜对光线的作用；焦点、焦距；三条特殊光线。 常见考法： （1）透镜辨别：区分凸透镜、凹透镜，凸透镜会聚、凹透镜发散，易错点：会聚/发散是相对于入射光线而言。 （2）特殊光线作图：平行光、过光心、过焦点光线经过透镜后的传播光路。 （3）粗测焦距：利用平行光聚焦法测量凸透镜焦距的实验操作。 考点03 凸透镜成像的规律 考点内容：凸透镜成像实验；物距、像距；成像的虚实、大小、正倒规律；成像动态变化。 常见考法： （1）实验操作：烛焰、凸透镜、光屏中心调至同一高度，目的使像成在光屏中央。 （2）成像规律判断：根据物距范围，判断像的性质、像距，对应 u>2f、f<u<2f、u<f 等情况。 （3）动态变化：物靠近透镜，像远离透镜，像变大；结合蜡烛移动，判断像、光屏移动方向。 （4）故障分析：光屏得不到像的原因，如物距小于焦距、三者中心不等高。 考点04 透镜的应用 考点内容：照相机、投影仪、放大镜成像原理；视力缺陷与矫正。 常见考法： （1）三类应用辨析：照相机（倒立缩小实像）、投影仪（倒立放大实像）、放大镜（正立放大虚像），匹配成像规律。 （2）近视眼：晶状体太厚，像成在视网膜前方，佩戴凹透镜矫正。 （3）远视眼：晶状体太薄，像成在视网膜后方，佩戴凸透镜矫正。 （4）拍照调节：拍照时靠近物体，镜头前伸，像变大，结合生活拍照场景命题。 考点05 人眼看不见的光 考点内容：红外线、紫外线；两种不可见光的特点与应用。 常见考法： （1）红外线：热效应强；红外测温、遥控器、红外夜视仪，识别红外线相关实例。 （2）紫外线：能使荧光物质发光、杀菌消毒；验钞机、紫外线消毒灯；过量紫外线的危害。 （3）正误辨析：红外线、紫外线属于不可见光，同样遵循光的反射、折射规律。 辨析01 光的折射易错点 （1）折射的前提误区：光斜射进入另一种介质时才发生折射；垂直入射时传播方向不变，折射角等于 0°，不属于没有折射，只是不偏折。 （2）折射角大小规律：光从空气斜射入水/玻璃，折射角小于入射角；光从水/玻璃斜射入空气，折射角大于入射角。空气中的角总是更大。 （3）折射形成虚像：池水变浅、筷子弯折、海市蜃楼，都是光的折射形成的虚像；人眼看到的不是物体本身，是物体抬高后的虚像。 辨析02 透镜基础易错点 （1）会聚/发散的正确理解：凸透镜对光有会聚作用，不是一定把光线会聚成一点，只是让光线相比原来更靠拢；凹透镜对光有发散作用，不是光线一定散开，只是相比原来更偏离主光轴。 （2）焦点区分：凸透镜的实焦点是实际光线会聚而成；凹透镜的焦点是折射光线反向延长线相交形成的虚焦点。 （3）三条特殊光路：过光心的光线传播方向不变；平行主光轴入射，凸透镜折射后过焦点，凹透镜折射后反向延长线过焦点。 辨析03 凸透镜成像规律易错点 （1）一焦分虚实，二焦分大小：物距大于一倍焦距成实像；小于一倍焦距成正立放大虚像。物距大于二倍焦距成缩小像；一倍到二倍焦距之间成放大实像。 （2）动态变化口诀：物远像近像变小，物近像远像变大（实像适用）；虚像规律相反：物体靠近透镜，虚像变小。 （3）实像与虚像区分：实像由实际光线会聚，可以用光屏承接，都是倒立；虚像不能用光屏承接，都是正立。 辨析04 透镜的应用易错点 （1）照相机：物距u>2f，成倒立、缩小实像；拍远景要增大物距，镜头往后缩，减小像距。 （2）投影仪：f<u<2f，倒立、放大实像；投影片上下左右都颠倒。放大镜：u<f，正立放大虚像，物体离透镜稍远一点，虚像更大。 （3）眼睛和眼镜：近视眼成像在视网膜前方，戴凹透镜矫正；远视眼成像在视网膜后方，戴凸透镜矫正。 辨析05 人眼看不见的光易错点 （1）红外线：热效应强，可用于测温、遥控；一切物体都在向外辐射红外线，温度越高，红外线辐射越强。 （2）紫外线：能使荧光物质发光，用于验钞；可杀菌消毒；过量紫外线会伤害皮肤。红外线、紫外线都属于光，属于电磁波，肉眼都无法看见。 辨析06 实验操作易错点 （1）凸透镜成像实验，烛焰、透镜、光屏三者中心要在同一高度，目的是让像成在光屏中央（不是同一直线）。 （2）遮住透镜一部分，透镜依然能成完整的像，只是透过光线变少，像变暗，像的形状大小不变。 【题型一】光的折射现象辨析题 【例1】《康熙几暇格物编》中记载：“置钱碗底，远视若无，及盛满水时，则钱随水光而显见矣。”，其中“钱随水光而显见”的光学原理是（     ） A．光的直线传播 B．光的反射 C．光的色散 D．光的折射 【变式1-1】下图中各种光现象的形成及其原理正确的是（     ） A．图甲树荫下圆形光斑——平面镜成像 B．图乙池水看起来浅——光的反射 C．图丙重庆大剧院的倒影——光的直线传播 D．图丁鲁巴上空的彩虹——光的折射 【变式1-2】夏天，小明和同学游净月潭，看见一些现象，他们从物理角度讨论起了下列问题。 阳光下的深水波光粼粼有些刺眼，这是由于光在水面上发生了___反射，走近时小明看见湖水中的鱼在蓝天白云间游弋，看见的鱼是光的___形成的___像；蓝天是光的___形成的___像；鸟在距离平静水面2m高处水平飞行，他们看到鸟在水中的“倒影”到水面的距离是_______，小鸟靠近水面时像的大小________（填“变大”“变小”“不变”） 【题型二】透镜对光的作用判断题 【例2】如图所示，表示小新同学用激光分别射向甲乙两透镜后光的传播路径，由图可知甲透镜是___________，乙透镜是___________。 【变式2-1】 如下图所示，四个图画出了光线通过透镜（图中未画出）的情形，其中为凸透镜的是（     ） A． B． C． D． 【变式2-2】如图所示，两条光线会聚于主光轴上的点，在虚线框内放入甲透镜后光线将会聚于点；放入乙透镜后光线将会聚于点，则乙是___________透镜。 【题型三】凸透镜成像规律情景应用题 【例3】 小明想给同学们表演一个小老鼠“转身”的魔术，他将玻璃杯放在小老鼠图片前，如图甲所示，加入水后出现了图乙所示的情形。此时的玻璃杯相当于一个______透镜（选填“凸”或“凹”）；为了让小老鼠“转身”，应该还要将玻璃杯适当______（选填“靠近”或“远离”）图片中的小老鼠。 【变式3-1】 如图甲所示为小明妈妈经常吃的某品牌鱼油胶囊，该鱼油胶囊呈透明状，如图乙所示，小明透过水滴状的鱼肝油胶囊观察积木，发现上面的数字“9”变成了“6”，下列有关说法中正确的是（     ） A．鱼肝油胶囊相当于一个凹透镜 B．若想让“6”变大一些，可将胶囊稍微远离积木一些 C．若将胶囊靠近积木，透过胶囊看到数字有可能变成“9” D．若将数字“9”稍微向下移动，透过胶囊看到的“6”会向下移动 【变式3-2】 如图为2025年十五届全国运动会吉祥物“喜洋洋”和“乐融融”，若A、B是通过凸透镜看到的“喜洋洋”和“乐融融”的像，且凸透镜从远处逐渐靠近“喜洋洋”和“乐融融”，则先看到“喜洋洋”和“乐融融”的像是图______（填字母）；若是用不同焦距的凸透镜，在与“喜洋洋”和“乐融融”距离相同时看到的画面，则看到图A画面所用的凸透镜焦距较______（选填“大”或“小”）；小明两眼视力缺陷不同，他将一只2B铅笔紧贴两只镜片，透过眼镜看到铅笔的像如图C所示，则图中右侧的镜片是______（选填“凸透镜”或“凹透镜”）。 【题型四】照相机、投影仪、放大镜原理匹配题 【例4】如图所示的是一种望远镜，它的物镜和目镜都是凸透镜，远处的物体经过物镜可以成一个倒立、___________的实像，然后再调节目镜和物镜间的距离，使物镜所成的像落在目镜凸透镜一倍焦距以内再次成一个正立、放大的___________像，生活中___________（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）的成像原理与目镜相同。 【变式4-1】下列光学仪器中，成倒立、放大实像的是（     ） A．照相机 B．投影仪 C．放大镜 D．潜望镜 【变式4-2】 通过显微镜观察植物叶片上的气孔，气孔经过物镜成的是放大的__________（选填“实”或“虚”）像，这个像到物镜的距离v与物镜焦距的大小关系为__________，这个像到目镜的距离u与目镜焦距的大小关系为__________。最后，人眼通过目镜看到的是放大的__________（选填“实”或“虚”）像。 【题型五】近视眼、远视眼成因与矫正匹配题 【例5】长时间盯着手机、电脑屏幕容易导致视力下降，甚至引起近视。下列关于近视眼及矫正的原理图中，正确的是（     ） A．乙、丁 B．甲、丙 C．乙、丙 D．甲、丁 【变式5-1】2025年全球智能手机的出货量为12.5亿部。手机给人们带来了许多便利，但长时间看手机屏幕，会导致近视眼。下列可以用来制作矫正近视眼佩戴的眼镜的是（     ） A．凸透镜 B．凹透镜 C．平面镜 D．放大镜 【变式5-2】 如图所示是摄影师使用照相机（镜头焦距不变）拍摄的广元市苍溪县云峰镇梨花。与照相机镜头相同类型的透镜可以用来矫正________（选填“近视眼”或“远视眼”）。若想将树上的一朵梨花拍大些，摄影师应使照相机镜头________（选填“远离”或“靠近”）这朵梨花。 【题型一】光的折射规律理解类 【例1】如图所示，过入射点O且垂直于分界面的直线 NN' 称为_________。AO是_________，OB是_________；入射光线与法线的夹角α称为_________，折射光线与法线的夹角γ称为_________。 【变式1-1】 如图所示，一只烧杯中装有大半杯水，放在水平木板AB上，一束光竖直向下照在水面上。现在A端下方垫一个小木块C，使木板倾斜一个小的角度，则此时（     ） A．反射光线按顺时针方向旋转 B．反射光线按逆时针方向旋转 C．折射光线的方向不变 D．折射光线按逆时针方向旋转 【变式1-2】如图，光在空气和玻璃两种介质中传播时同时发生反射和折射，其中 __________ 是入射光线，折射角为__________°，界面的__________侧是空气（选填“左”“右”“上”或“下”）。 【题型二】透镜种类辨析类 【例2】图中凸透镜有_________，凹透镜有_________。 【变式2-1】下列关于透镜的说法中，正确的是（     ） A．平行光经过凸透镜折射后一定会聚于焦点 B．凸透镜只对平行光有会聚作用 C．凸透镜有两个焦点，它们之间的距离叫做焦距 D．无论是凸透镜还是凹透镜，通过它们光心的光线传播方向不变 【变式2-2】在一个阳光充足的日子里，小明拿一个装水的矿泉水瓶正对着太阳光，让阳光透过水瓶照在一片干燥的树叶上，一段时间后树叶被点燃。这说明盛水的矿泉水瓶相当于___________（选填“凸透镜”或“凹透镜”）对光具有___________作用，所以在日常生活中应避免在易燃物附近放置类似的物体，以防止火灾隐患。 【题型三】凸透镜成像规律记忆类 【例3】某同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，绘制了如图所示的图像（v表示像到凸透镜的距离，u表示物体到凸透镜的距离）。由图可知：该透镜的焦距是______cm，当物距为15cm时，光屏上所成的是______（选填“放大”“缩小”）的像。 【变式3-1】在做凸透镜成像规律的实验时，小红将蜡烛、透镜a和光屏放置在如图甲所示的位置，烛焰在光屏上成清晰的像。之后保持蜡烛和透镜的位置不变，将透镜a更换为透镜b，调节光屏位置如图乙所示，在光屏上再次形成清晰的像。下列分析正确的是（     ） A．透镜a的焦距为20.0 cm B．透镜b的焦距可能是16.0 cm C．图甲中成的像比图乙中成的像小 D．图乙中成像的特点与照相机成像原理相同 【变式3-2】小明在“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了像到凸透镜的距离v跟蜡烛到凸透镜的距离u关系的图像，如图所示，小明使用的凸透镜的焦距是____________cm。当u=15cm时，蜡烛在光屏上已成一个清晰的像，如果在蜡烛和凸透镜之间再放一个凸透镜，为了在光屏上重新得到清晰的像，光屏应____________（选填“靠近”或“远离”）透镜。 【题型四】红外线与紫外线的特点及应用类 【例4】 雨天的夜晚，我们在马路上，有时可以看到路灯周围一圈圈美丽的彩虹。这是由于雨天，空气中充满着细小的水珠，而这些小水珠相当于三棱镜，路灯的光透过小水珠发生光的______现象，不同颜色的光在灯的周围“编织”成一圈圈美丽的彩虹。科学家____________最早通过实验研究了这一现象。 【变式4-1】下列设备中利用红外线工作的是（     ） A．消毒灯 B．验钞机C．感应水龙头 D．倒车雷达 【变式4-2】 一些枪械上的瞄准器装有夜视仪，它是利用_________来工作的。夏天人们使用的防晒伞，是为了防止_________对人体的伤害。（选填“红外线”或“紫外线”） 【题型一】凸透镜成像规律实验探究题 【例1】在“探究凸透镜成像规律”的实验中，凸透镜的位置固定不动，在图所示位置时，蜡烛恰好在光屏上成清晰的像。凸透镜焦距。 (1)图中烛焰在光屏上所成的是______（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像； (2)当蜡烛移至光具座30cm刻度处时，光屏应移至光具座______cm处才能得到清晰的实像； (3)图中保持透镜、光屏位置不变，将蜡烛左移，应在透镜和蜡烛之间加______（选填“凸透镜”或“凹透镜”），才能在光屏上成清晰的像； (4)实验过程中蜡烛燃烧变短，烛焰的像偏离了光屏中央，在保持蜡烛和光屏不动的条件下，使像重新回到光屏的中央，应将凸透镜向______调节。 【变式1-1】在“探究凸透镜成像规律”实验中，当实验器材处于如图-1所示的位置时，光屏上恰好得到一个清晰的像（像未画出）。 (1)安装实验器材时，为了使像成在光屏中央，应将烛焰、凸透镜和光屏三者的中心调到凸透镜的__________上。 (2)图-1中固定透镜的位置不变，将蜡烛移到20.0 cm刻度线处，要在光屏上再次看到清晰的像，光屏应向__________（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动，此时在光屏上观察到的像如图-2中的__________（填字母符号）所示。 (3)完成上述实验后，他们保持蜡烛和凸透镜的位置不变，换用了一个焦距更大的凸透镜。小明发现光屏上的像变得模糊了，为了再次得到清晰的实像，他需要将光屏向远离凸透镜的方向移动。这一现象说明：当物距一定时，凸透镜的焦距越大，所成的实像越__________（选填“大”或“小”）。 【变式1-2】 小明利用一未知焦距的凸透镜探究透镜的成像规律，进行了如下操作并得到了相关结论。请你将空缺部分补充完整。 (1)将一束平行光射向凸透镜，得到如图1所示的光路图。则该透镜的焦距为________cm。 (2)将蜡烛、透镜和光屏放在光具座上，并使烛焰、透镜和光屏三者的中心大致在________。 (3)按要求进行观察和测量，并将观测情况记录在下表中。 实验序号 物距u/cm 像距v/cm 像的性质 1 30 15 倒立、缩小的实像 2 25 16.7 3 20 20 倒立、等大的实像 4 15 倒立、放大的实像 5 5 / 正立、放大的虚像 ①上表中实验序号2中像的性质为________，实验序号4中像距为________cm。 ②当烛焰从远处向透镜靠近时，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向________（选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动。 【题型二】凸透镜成像动态移动综合分析题 【例2】在充满烟雾的容器内，用平行光照射凸透镜观察到的现象如图甲所示，说明凸透镜对光线有________作用。将凸透镜对准窗外的远处，移动光屏或透镜，使光屏上呈现楼房和天空清晰的像，则________的距离就近似等于凸透镜的焦距。若在处放一支点燃的蜡烛，保持透镜位置不变，移动光屏，______（选填“能”或“不能”）接收到烛焰的像，理由是____________。 【变式2-1】 在“探究凸透镜成像的规律”实验中，先将蜡烛和凸透镜放在如图所示的位置（光屏未画出），移动光屏，在光屏上得到一个清晰的像；再移动蜡烛、光屏继续进行实验，当蜡烛在30cm刻度处时，光屏上恰好呈现烛焰清晰等大的像。下列说法正确的是（　　） A．该凸透镜的焦距是20cm B．照相机的原理与第一次的成像规律相同 C．将蜡烛放置在42cm刻度处时，移动光屏，能在光屏上得到放大的像 D．蜡烛在30cm刻度处时，凸透镜前放一近视眼镜，向左移动光屏，光屏上可以再次成清晰的像 【变式2-2】 某同学用自制的水凸透镜做凸透镜成像实验，在光屏上得到了清晰的像，如图所示。他继续向水凸透镜内注水，如果不改变蜡烛和水凸透镜的位置。要在光屏上再次成清晰的像，光屏应向 _____ （选填“左”或“右”）移动，所成的像会 _______ （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【题型三】透镜对光的作用综合作图题 【例3】 (1)完成以下光路图。 (2)完成以下光路图。 【变式3-1】请画出光线通过以下透镜的折射光线。 【变式3-2】 作出凸透镜的位置和左侧焦点（透镜用简易符号） 【题型四】透镜成像在生活中的应用综合题 【例4】小明学习了透镜、眼睛和眼镜的知识之后，用水透镜模拟了眼睛看物体的过程如甲图，眼睛的结构如乙图。 (1)正常人眼看远近不同物体时能实现自动变焦使物体在视网膜上成一个倒立的、_________的实像。 (2)移动蜡烛、水透镜和光屏至甲图所示位置时，恰能在光屏上看到清晰的像。将蜡烛再向左移动一段距离；发现光屏上的像变模糊，此过程可模拟__________（选填“近视”或“远视”）眼成因；此时若要在光屏上得到清晰的像须向水透镜内___________（选填“注入”或“抽出”）适量的水。 (3)红绿蓝三束光照射在白墙上重叠的部分为________色。 (4)小明用可以变焦的数码相机在同一地点对着滕王阁景点先后拍摄了两张照片和，请你根据图丙的两张照片判断，拍摄照片时的焦距______________（选填“大于”或“小于”）拍摄照片时的焦距。 【变式4-1】小昕有一枚木棉花书签（如图甲），为放大书签供大家欣赏，小昕做了以下几种尝试： (1)如图乙，小昕将书签置于手电筒灯光下，在墙壁上观察到书签的影子。书签影子的形成是由于________（选填“光的直线传播”“光的反射”或“光的折射”）形成，它________（选填“是”或者“不是”）书签的实像； (2)如图丙，小昕用凸透镜（）、手电筒和铁架台制成简易投影仪，在天花板上观察到书签放大的像，此时： ①书签到凸透镜的距离与凸透镜焦距的关系是________（选填“”“ ”或“”） ②如下图，已知光线a平行于凸透镜的主光轴，光线b过光心。请画出光线a和b经过凸透镜后的折射光线。________ ③小昕发现，在天花板上只能观察到书签局部放大的像，为了扩大观察范围，请你提出一个有效的建议：_______； 【变式4-2】如图所示，这是一款具有自主测温、摄像、避障、消毒、咨询宣传等功能的智能医疗机器人，在医疗场所能发挥重要的辅助作用，可以有效地减轻医护人员的工作负担。它可以利用镜头对就诊人员进行人脸识别，并可将人体辐射的红外线会聚到探测器上，通过处理系统转变为热图像，实现对人体体温的监测。当监测到体温异常人员时，系统会自动发出响亮语音提示，并把相关信息通过无线网络传输到诊疗系统中。机器人在行走过程中可发射、接收超声波，以获得障碍物信息并巧妙避障。 (1)智能医疗机器人语音提示说明声音可传递__________；机器人在行进过程中遇到玻璃等透明障碍物时，利用__________（选填“超声波”或“激光”）才能较好地感知到障碍物； (2)机器人进行人脸识别时，摄像头的成像原理与生活中__________（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）相同，在感光元件上呈现__________（选填“倒立”或“正立”）、缩小的__________（选填“实像”或“虚像”）。 (3)机器人监控中心屏幕上的彩色画面是由红、__________、蓝三种色光混合而成。 【题型一】光的折射作图模型 【模型解读】 光在两种介质分界面发生折射的光路作图，常见空气与水、玻璃之间的光路绘制。 破题要诀：先画出法线（垂直界面，虚线）；空气中的角始终更大；入射光线和折射光线分居法线两侧；光线带箭头，真实光线画实线，法线、反向延长线画虚线；垂直入射时传播方向不变。 【例1】 暑期，洛阳市各学校开展了形式多样的防溺水活动。为了帮助同学们了解“池水看起来比实际浅”的原因，请在图中画出人眼在B处看到的池底的光路图（图中A、分别表示实际的池底和看到的“池底”）。 【变式1-1】 一束光线从空气斜射入水中时发生反射和折射，OA为反射光线，请作出入射光线和大致的折射光线方向，并标出入射角的大小。 【变式1-2】 郑州海昌海洋公园是游玩的好去处，如图甲所示是游客在海洋公园透过玻璃赏鱼的情景。若用点S表示水中鱼的位置，用点表示人在A处看到的鱼的像的位置，请在图乙中画出人在A处看到水中鱼的光路图。 【题型二】凸透镜成像规律与实验分析模型 【模型解读】 探究凸透镜成像实验，考查物距、像距、像的大小虚实变化，装置故障分析。 破题要诀：一焦分虚实，二焦分大小；物远像近像变小，物近像远像变大；实验要调节烛焰、凸透镜、光屏中心在同一高度，使像成在光屏中央； 光屏上不成像常见原因：物距≤焦距、中心不等高、光具座长度不足；实像倒立，虚像正立。 【例2】 小明同学利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等实验器材探究凸透镜成像的规律。 (1)如图甲所示，小明将一束平行光正对凸透镜，移动光屏，直到光屏上形成一个最小最亮的光斑，该凸透镜的焦距为________cm； (2)实验时调节光源、凸透镜和光屏的中心大致在________，其目的是________； (3)小明将蜡烛移至光具座20cm刻度线处，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，（如图乙所示）则该像是倒立、________（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像；生活中的________（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）就是利用这种成像规律工作的； (4)观察光屏上像的特点时，小明不小心用手指遮挡住了透镜的上半部分，此时光屏上的像________（选填“完整”或“不完整”）； (5)在如图乙情景中，换用焦距为15cm的凸透镜继续实验，下列说法正确的是________（填序号）。 A．向左移动蜡烛，可在光屏上得到烛焰缩小的清晰的实像 B．向左移动透镜，可在光屏上得到烛焰等大的清晰的实像 C．向右移动光屏，可在光屏上得到烛焰放大的清晰的实像 D．无论怎样移动蜡烛，在光屏上都得不到烛焰的清晰的像 【变式2-1】 在“探究平面镜成像特点”的实验中，若物体以0.2m/s的速度向玻璃板靠近，则像相对于物体的速度为 ________ m/s。小明在“探究凸透镜成像规律”的实验中，当蜡烛位于如图所示位置时，恰能在光屏上得到等大的像，则该凸透镜焦距为 _________ 厘米。保持凸透镜位置不变，为了得到放大的像，可将蜡烛置于光具座上的 ________ 点（选填字母“A、B、C、D”）。 【变式2-2】 在做“探究凸透镜成像的规律”实验时，所用的器材有：带刻度尺的光具座、凸透镜、光屏、蜡烛和火柴。 (1)实验前，调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在________，目的是________； (2)如图甲所示，将一束平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最亮的光斑时停止移动光屏，可测出凸透镜的焦距是________cm； (3)在某次实验中，将蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上如图乙所示的位置，光屏上呈现清晰的像，此像是倒立、________的实像（选填“缩小”或“放大”）； (4)在图乙中，保持凸透镜的位置不变，将烛焰向远离凸透镜的方向移动适当距离，则应将光屏向________（选填“远离”或“靠近”）透镜方向移动适当距离，光屏上才能再次呈现清晰的像，与（3）相比，像的大小将变________（选填“大”或“小”）； (5)保持蜡烛位置不变，移动凸透镜至如图丙所示位置，无论怎样移动光屏都在光屏上看不到烛焰的像，则人眼在图中________（选填“A”或“B”）处能观察到烛焰的像。 【题型三】生活中的透镜应用模型 【模型解读】 照相机、投影仪、放大镜、眼睛与眼镜，结合凸透镜成像规律判断成像特点。 破题要诀：照相机：u>2f，倒立缩小实像；投影仪：f<u<2f，倒立放大实像；放大镜：u<f，正立放大虚像；近视眼成像在视网膜前方，戴凹透镜矫正；远视眼成像在视网膜后方，戴凸透镜矫正。 【例3】 “校园安全，关乎你我。”如图所示是校园安装的“一键式报警柱”，站在报警柱下，按下按键就可以通过摄像头进行视频通话，求助者通过摄像头会成倒立、______的实像；为了使摄像头中成像更大，求助者应_________（选填“远离”或“靠近”）摄像头。 【变式3-1】如图所示是利用透视法拍出的十分有创意的相片。下列说法中正确的是（     ） A．勺子通过镜头所成的像是放大的 B．勺子到镜头的距离要在2倍焦距以内 C．勺子到镜头的距离小于人到镜头的距离 D．勺子远离镜头时通过透镜所成的像会变大 【变式3-2】 在城市的道路上经常能看到如图所示的监控摄像头，它可以拍下违章车辆的现场照片。拍照时，车辆通过摄像头成的是_____（选填“放大”“缩小”或“等大”）的像，当车辆远离摄像头时，其所成的像会_____（选填“变大”“变小”或“不变”）。 题目类型 技巧 光的折射辨析&作图题 折射规律：光从空气斜射入水/玻璃，折射光线靠近法线，折射角小于入射角；光从水/玻璃斜射入空气，折射光线远离法线，折射角大于入射角；垂直入射时传播方向不变。 作图要点：先画法线，光线带箭头；池水变浅、叉鱼看虚像，虚像位置比实物偏高。 透镜基础辨析 凸透镜：中间厚边缘薄，对光线有会聚作用（会聚是使光线偏向主光轴，不一定相交）；凹透镜：中间薄边缘厚，对光线有发散作用。三条特殊光线速记：平行于主光轴的光线经凸透镜过焦点；过光心光线传播方向不变；过焦点光线平行主光轴射出。凹透镜平行入射，折射光线反向延长线过虚焦点。 凸透镜成像规律计算题&判断 牢记成像口诀，区分物距 u、像距 v、焦距 f： u＞2f，倒立缩小实像，f＜v＜2f，照相机； f＜u＜2f，倒立放大实像，v＞2f，投影仪； u＜f，正立放大虚像，放大镜； 实像规律：物远像近像变小，物近像远像变大；虚像：物体靠近透镜，虚像变小。实像都是倒立，虚像都是正立；实像可用光屏承接。 透镜的应用与人眼 照相机：物体在二倍焦距外；投影仪：物体在一倍到二倍焦距之间；放大镜：物体一倍焦距以内。 近视眼：晶状体太厚，像成在视网膜前方，凹透镜矫正；远视眼：晶状体太薄，像成在视网膜后方，凸透镜矫正。 实验探究题 凸透镜成像实验：烛焰、凸透镜、光屏中心在同一高度，使像成在光屏中央；蜡烛烧短，像向上移动。 遮住透镜一部分，仍能成完整像，只是像变暗；光屏上找不到像的几种情况：u≤f、三者中心不在同一高度、像距太大光具座不够长。 测焦距方法：平行光聚焦法，最小最亮光斑到透镜距离就是焦距。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题03 光的折射 透镜 目 录 识记类 思维导图 知识清单 考点清单 辨析清单 题型类 高频题型清单 易错题型清单 重难题型清单 答题类 解题模型清单 答题技巧清单 知识点01 光的折射 1、光的折射现象 （1）当光从一种介质斜射入另一种介质时，光在另一种介质中传播方向发生改变的现象叫光的折射。 （2）光的折射发生在两种介质的交界面上，但光线在每种介质内是直线传播的。光从一种介质垂直射入另一种介质时，其传播方向不改变（改变、不改变）。 （3）入射光线射入另一种介质时的交点（O），叫入射点；入射光线与法线夹角（α）叫入射角；折射光线与法线的夹角（γ）叫折射角。 （4）在生活中，我们常见的折射现象很多，如：看清澈的池水，池水水底变浅；在岸上看到的鱼接近于水面；透过玻璃砖看物体发生了错位；水杯中的筷子好像弯折了；“海市蜃楼”现象等等都是光的折射现象。 2、探究光的折射特点 （1）实验目的：探究光的折射特点。 （2）实验器材： 激光笔、水槽、一个可折转的光屏、一块玻璃砖、刻度尺、量角器、支架等。 （3）实验步骤 步骤①如图所示，让光从空气进入水中，观察折射光线、入射光线、法线之间的位置关系。 步骤②比较折射角与入射角的大小。 步骤③改变入射角的大小，观察折射角的变化情况。 步骤④换用玻璃砖，将上面的实验过程重复一次。 步骤⑤让光从水中斜射到空气中，观察入射角和折射角的变化。 （4）实验结论：折射光线与入射光线、法线在同一平面上(三线共面) ；折射光线和入射光线分居于法线的两侧(两线异侧)；折射角不等于入射角(空气中角大)。 3、光的折射光路图 （1）利用光的折射规律 ①光从空气斜射入水中或其他介质中时，折射光线向法线偏折，入射角大于折射角。 ②光从水或其他介质斜射入空气中时，折射光线远离法线偏折，折射角大于入射角。 ③光垂直界面射入时，传播方向不改变；此时入射角等于折射角等于0。 ④光的折射现象例子：海市蜃楼、筷子向上折断了、池水变“浅”了、放大镜、望远镜、显微镜、照相机、投影仪、近视眼镜、老花镜、斜插在水中的筷子在水中部分看起来向上弯；看见落到地平线下的太阳；叉鱼的时候瞄准鱼的下方。 （2）根据光路可逆的可逆性。 知识点02 透镜 1、透镜 （1）透镜是用透明物质制成的表面为球面一部分的光学元件，透镜是根据光的折射现象制成的。 （2）透镜与面镜区别：面镜利用光的反射现象成像，透镜利用光的折射现象成像；透镜成像遵循光的折射定律，面镜成像遵循光的反射定律。 （3）透镜分类：透镜分为凸透镜和凹透镜。 ①凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜（远视镜镜片，照相机的镜头、投影仪的镜头、放大镜等）。 ②凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜（近视镜等）。 2、凹透镜与凸透镜的辨别 （1）触摸法：用手摸，凸透镜：中间厚两边薄，凹透镜：中间薄两边厚。 （2）成像法；放在书上的字上，放大是凸透镜，缩小是凹透镜。 （3）太阳聚焦法：把透镜放在阳光下，再放一张白纸在透镜下，若能在纸上找到一个很亮的点（焦点）即为凸透镜，否则为凹透镜。 3、透镜对光的作用 （1）凸透镜有会聚光线作用，所以凸透镜也叫会聚透镜。凸透镜分为双凸、平凸和凹凸（或正弯月形）等形式，凸透镜有会聚作用故又称聚光透镜，较厚的凸透镜则有望远、会聚等作用，这与透镜的厚度有关。 （2）凹透镜有发散光线作用，所以凹透镜也叫发散透镜。凹透镜对光有发散作用；平行光线通过凹球面透镜发生偏折后，光线发散，成为发散光线，不可能形成实性焦点，沿着散开光线的反向延长线，在投射光线的同一侧交于F点，形成的是一虚焦点（凹透镜有两个虚焦点）。 （3）透镜中的光路是可逆的：由于光在发生折射时是可逆的，而透镜对光的作用也是折射作用，所以透镜中的光路是可逆的。 4、透镜的焦点和焦距 焦点 焦距 图示 凸透镜 凸透镜能使跟主光轴平行的数显会聚在主光轴上的一点，这个点叫凸透镜的焦点，用F表示。凸透镜两侧各有一个焦点 焦点F到光心O的距离叫焦距，用f表示，凸透镜两侧的焦距相等 凹透镜 凹透镜能使跟主光轴平行的光发散，且发散的光反向延长线相交在主光轴上的一点，这个点不是实际光线会聚的点，所以叫虚焦点，用F表示。凹透镜两侧各有一个虚焦点 虚焦点F到光心O的距离叫焦距，用f表示，凹透镜两侧的焦距相等 5、透镜的三条特殊光线是指：通过光心的光线、平行于主光轴的光线、经过焦点（对凹透镜来说应该是射向另一侧焦点）的光线。这三条光线经凸透镜和凹透镜折射后的情况见下表 凸透镜 通过光心的光线经凸透镜折射后，传播方向不变 平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，经过另一侧的焦点 通过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴 凹透镜 经光心的光线经凹透镜折射后，传播方向不变 平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线经过凹透镜同侧虚焦点 射向凹透镜另一侧虚焦点的光线经凹透镜折射后，平行于主光轴 知识点03 凸透镜成像的规律 1、探究凸透镜成像的规律 （1）凸透镜成像原理：光的折射。 （2）实验装置图（如图所示） （3）实验器材：光具座（足够长）、凸透镜（焦距已知）、蜡烛、光屏等。 光具座（带刻度）的作用：便于测量物距和像距。 光屏的作用：承接蜡烛的像。 （4）实验前器材组装：组装时，凸透镜要位于蜡烛和光屏中间；点燃蜡烛后，调整蜡烛使烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度的目的：使烛焰通过凸透镜所成的像呈现在光屏中央，便于观察和比较像与物的关系。 （5）实验环境：在较暗的环境中进行实验的目的：使实验现象更明显。 （6）实验步骤 步骤1：将蜡烛、凸透镜、光屏依次安放在光具座上，调整它们的高度，使烛焰的中心、凸透镜的光心和光屏的中心大致在同一高度。 步骤2：把蜡烛放在凸透镜二倍焦距以外的地方并点燃，然后调整光屏到凸透镜的距离，直到光屏上出现清晰烛焰的像，观察并记录像的大小和正倒，测出物距u和像距v。稍稍改变物距，重复做这一步。 步骤3：把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离大于二倍焦距，移动光屏，直到光屏上出现蜡烛清晰的像，观察并记录像的大小、正倒，测出物距u和像距v。 步骤4：把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间，移动光屏，直到光屏上出现蜡烛清晰的像，观察并记录像大小、正倒，测出物距u和像距v。稍稍改变物距，重做这一步。 步骤5：把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛位于凸透镜的焦点上，移动光屏，观察是否能够成像。 步骤6：把蜡烛移到凸透镜的一倍焦距以内，移动光屏，观察在光屏上能否看到蜡烛的像。如果不能，可以从光屏这一侧透过凸透镜观察，记录所看到的像的正倒、大小以及此时的物距u。稍稍改变物距，重做这一步； （7）实验结论 物距u与焦距f的关系 像的性质 像距v与焦距f的关系 相对凸透镜的位置 正倒 大小 虚实 u>2f 倒立 缩小 实像 f<v<2f 与物异侧 u=2f 倒立 等大 实像 v=2f 与物异侧 f<u<2f 倒立 放大 实像 v>2f 与物异侧 u=f 不成像 u<f 正立 放大 虚像 —— 与物同侧 口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，实像倒，居异侧，虚像正，居同侧，物近像远像变大，焦点以内反变化‌ 2、凸透镜既能成实像，又能成虚像：判断某像是实像还是虚像，可以用观察的方法区分，能用光屏承接的是实像，不能用光屏承接的是虚像。凸透镜成像时，实像和物体在镜的两侧，虚像和物体在镜的同侧。 3、凸透镜成像规律的光路分析：利用凸透镜三条特殊光线中的任意两条可以画出相应的光路图，从而判断出像距的大小和成像的具体情况，这是理解凸透镜成像规律的最好的方法。 （1）当u>2f时，成倒立、缩小的实像，此时f<v<2f。光路如图所示。 （2）当u=2f时，成倒立、等大的实像，此时v=2f。光路如图所示。 （3）当f<u<2f时，成倒立、放大的实像，此时v>2f。光路如图所示。 （4）当u=f时，折射光时一束平行光，不能相交，其反向延长线也不能相交，所以不能成像。光路如图所示。 （5）当u<f时，成正立、放大的虚像，此时v>u。光路如图所示。 知识点04 透镜的应用 1、眼睛及其视物原理 （1）眼睛：眼睛的晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏（胶卷）。 （2）眼睛的成像原理:从物体发出的光线经过晶状体等一个综合的凸透镜在视网膜上形成倒立，缩小的实像，分布在视网膜上的视神经细胞受到光的刺激，把这个信号传输给大脑，人就可以看到这个物体了（眼睛的晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏（胶卷））。 （3）视角：被观察的物体两端到人眼光心所夹的角叫视角。如图所示视角的大小和物体到眼睛的距离，物体越大，或离眼睛越近，视角越大。 2、近视眼的成因与矫正办法 （1）近视眼：近视眼是指眼球在调节放松状态下，平行光线（一般认为来自5m以外）经眼球屈光系统后聚焦在视网膜之前，产生远距视物模糊。所以近视眼的远点不在无穷远处，而在某个有限距离处，近视眼的进点也比正常眼近，近视眼的明视距离小于25cm。 （2）矫正方法：配戴适当的凹透镜做眼睛，使远处来的光先发散后再进入眼睛，可矫正近视眼视力。 （3）近视眼特点：近视眼只能看清近处的物体，看不清远处的物体。 （4）近视眼原因：近视眼晶状体比正常人眼睛要凸一些，晶状体折光能力强。远处来的平光会聚在视网膜前面，而在视网膜上是一个光斑了。 3、远视眼的成因与矫正办法 （1）远视眼：在完全静止的调节状态下，由远距离（指5米以上）目标投射的光线，集合在视网膜之后。这种反常的屈光状态称为远视眼。远视眼的近点比正常眼远些。远视眼的明视距离大于25cm。 （2）矫正方法：利用凸透镜能使光线会聚的特点，在眼睛前面放一个凸透镜，就能使来自近处物体的光会聚在视网膜上了。配戴适当的凸透镜做眼睛，可矫正远视眼的视力。 （3）远视眼特点：远视眼只能看见远处的物体，看不清近处的物体。 （4）远视眼原因：晶状体比正常人要凹一些，晶状体对光线的折射能力变弱，远处来的光线会聚点在视网膜后。①眼轴过短如小眼球；②眼轴正常而屈光系统的屈光力过弱，如角膜的弧度过平以及屈光指数偏低等。 4、显微镜：显微镜由目镜和物镜组成，物镜、目镜都是凸透镜，它们对物体进行两次放大。 普通光学显微镜是根据凸透镜成像原理，经过凸透镜的两次成像。第一次先经过物镜（凸透镜1）成像，这时候的物体应该在物镜(凸透镜1）的一倍焦距和两倍焦距之间,成的像应该是放大、倒立的实像。而后以第一次成的物像作为“物体”，经过目镜的第二次成像。由于我们观察的时候是在目镜的另外一侧,第二次成的像应该是一个虚像，这样像和物才在同一侧，因此第一次成的像应该在目镜（凸透镜2）的一倍焦距以内，这样经过第二次成像，第二次成的像是一个放大的正立的虚像。 5、望远镜：望远镜也是由两组凸透镜（目镜和物镜）组成，它的结构特点是物镜的焦距长而目镜的焦距短。 望远镜的成像原理是：物镜的作用是得到远处物体的实像，由于物体离物镜非常远，所以物体上各点发射到物镜上的光线几乎是平行光束，这样的光线经过物镜汇聚后，就在物镜焦点以外，在离焦点很近的地方，形成了一个倒立的、缩小的实像。这个倒立的、缩小的实像又位于目镜的焦点以内，所以目镜起了放大镜的作用，目镜把经过物镜的倒立、缩小的实像放大成了一个正立的、放大的虚像。这就是远处物体通过望远镜所成的虚像。 6、凸透镜成像的应用 物距（u） 像距（v） 正倒 大小 虚实 应用 特点 物，像的位置关系 u＞2f 2f＞v＞f 倒立 缩小 实像 照相机、摄像机 - 物像异侧 u=2f v=2f 倒立 等大 实像 精确测焦仪 成像大小的分界点 物像异侧 2f＞u＞f v＞2f 倒立 放大 实像 幻灯机、电影、投影仪 - 物像异侧 u=f - - - 不成像 强光聚焦手电筒 成像虚实的分界点 - f＞u v＞u 正立 放大 虚像 放大镜 虚像在物体同侧 虚像在物体之后 物像同侧 知识点05 人眼看不见的光 1、红外线 （1）概念：让一束白光通过三棱镜发生色散形成光谱，若将非常灵敏的温度计分别放到色散后不同颜色的光处，都能检测到温度的上升。如果把温度计放在红外以外的地方，温度也会上升，说明红外以外也有能量辐射，只不过人眼看不见。我们把红光之外的辐射叫红外线。一切物体都在不断地辐射红外线，物体的温度越高，辐射出的红外线越强。 （2）特性及应用 特性 应用 工作原理 热作用强 红外线烤箱、用红外线烘干汽车表面的喷漆、浴室暖灯释放红外线、红外线理疗仪等 各种物体吸收了红外线后温度都会上升 穿透云雾能力强 红外线高空摄像机 利用灵敏的红外线探测器接收物体发出的红外线，再用电子仪器对接收到的信息进行处理，就可以显示出被测物体的形状和特征 抗干扰能力强 红外线遥控器 电视机、空调等家用电器的遥控器前端有一个发光二极管，按下不同的键时，发光二极管可以发出不同的红外脉冲，以实现对电视机、空调器的控制 一切物体都在不停辐射红外线，温度越高辐射越强 红外线测温仪、红外线夜视仪、红外感应灯、红外自动门、卫生洁具的自动控制等 人体可以发出红外线，可以通过红外线感应装置进行体温测量以及实现自动控制 2、紫外线 （1）概念：在光谱紫光以外，还有一种看不见的光，叫做紫外线。 （2）特性及应用 特性 应用 化学作用 紫外线可以照相机的胶片感光，因而可利用紫外线进行摄影 生理作用 适当的紫外线照射有助于人体合成维生素D，对骨骼的生长和身体健康都有好处；紫外线能杀死微生物，可用紫外线灯霉菌、治疗皮肤病等 荧光作用 在紫外线照射下荧光物质会发光，可用于鉴别纸币、古字画及商标的真伪等 （3）紫外线的危害 ①过量的紫外线能伤害人的皮肤，轻则使皮肤粗糙，重则诱发皮肤癌。电焊的弧光中有强烈的紫外线，因此电焊工人在工作时必须穿好防护服，戴好防护面罩； ②太阳光是天然紫外线的来源。太阳光中有大量的紫外线，如果这些紫外线全部到达地面，地球上的生物将不能生存。但太阳光中的紫外线大部分没能到达地面，这是因为大气层上部的臭氧层有能吸收太阳光中的紫外线的特性，大部分紫外线都被臭氧层吸收了，保护地球生物不受到紫外线的伤害，因而保护地球臭氧层具有重要的意义。 考点01 光的折射 考点内容：光的折射现象；光的折射规律；折射形成的虚像。 常见考法： （1）折射规律：三线共面、两线分居，光从空气斜射入其他介质时折射角小于入射角；垂直入射时传播方向不变。 （2）现象辨析：池水变浅、筷子弯折、海市蜃楼等实例，判断是否属于光的折射。 （3）光路可逆：考查折射光路可逆性，结合光路图判断光线方向。 考点02 透镜 考点内容：凸透镜与凹透镜的识别；透镜对光线的作用；焦点、焦距；三条特殊光线。 常见考法： （1）透镜辨别：区分凸透镜、凹透镜，凸透镜会聚、凹透镜发散，易错点：会聚/发散是相对于入射光线而言。 （2）特殊光线作图：平行光、过光心、过焦点光线经过透镜后的传播光路。 （3）粗测焦距：利用平行光聚焦法测量凸透镜焦距的实验操作。 考点03 凸透镜成像的规律 考点内容：凸透镜成像实验；物距、像距；成像的虚实、大小、正倒规律；成像动态变化。 常见考法： （1）实验操作：烛焰、凸透镜、光屏中心调至同一高度，目的使像成在光屏中央。 （2）成像规律判断：根据物距范围，判断像的性质、像距，对应 u>2f、f<u<2f、u<f 等情况。 （3）动态变化：物靠近透镜，像远离透镜，像变大；结合蜡烛移动，判断像、光屏移动方向。 （4）故障分析：光屏得不到像的原因，如物距小于焦距、三者中心不等高。 考点04 透镜的应用 考点内容：照相机、投影仪、放大镜成像原理；视力缺陷与矫正。 常见考法： （1）三类应用辨析：照相机（倒立缩小实像）、投影仪（倒立放大实像）、放大镜（正立放大虚像），匹配成像规律。 （2）近视眼：晶状体太厚，像成在视网膜前方，佩戴凹透镜矫正。 （3）远视眼：晶状体太薄，像成在视网膜后方，佩戴凸透镜矫正。 （4）拍照调节：拍照时靠近物体，镜头前伸，像变大，结合生活拍照场景命题。 考点05 人眼看不见的光 考点内容：红外线、紫外线；两种不可见光的特点与应用。 常见考法： （1）红外线：热效应强；红外测温、遥控器、红外夜视仪，识别红外线相关实例。 （2）紫外线：能使荧光物质发光、杀菌消毒；验钞机、紫外线消毒灯；过量紫外线的危害。 （3）正误辨析：红外线、紫外线属于不可见光，同样遵循光的反射、折射规律。 辨析01 光的折射易错点 （1）折射的前提误区：光斜射进入另一种介质时才发生折射；垂直入射时传播方向不变，折射角等于 0°，不属于没有折射，只是不偏折。 （2）折射角大小规律：光从空气斜射入水/玻璃，折射角小于入射角；光从水/玻璃斜射入空气，折射角大于入射角。空气中的角总是更大。 （3）折射形成虚像：池水变浅、筷子弯折、海市蜃楼，都是光的折射形成的虚像；人眼看到的不是物体本身，是物体抬高后的虚像。 辨析02 透镜基础易错点 （1）会聚/发散的正确理解：凸透镜对光有会聚作用，不是一定把光线会聚成一点，只是让光线相比原来更靠拢；凹透镜对光有发散作用，不是光线一定散开，只是相比原来更偏离主光轴。 （2）焦点区分：凸透镜的实焦点是实际光线会聚而成；凹透镜的焦点是折射光线反向延长线相交形成的虚焦点。 （3）三条特殊光路：过光心的光线传播方向不变；平行主光轴入射，凸透镜折射后过焦点，凹透镜折射后反向延长线过焦点。 辨析03 凸透镜成像规律易错点 （1）一焦分虚实，二焦分大小：物距大于一倍焦距成实像；小于一倍焦距成正立放大虚像。物距大于二倍焦距成缩小像；一倍到二倍焦距之间成放大实像。 （2）动态变化口诀：物远像近像变小，物近像远像变大（实像适用）；虚像规律相反：物体靠近透镜，虚像变小。 （3）实像与虚像区分：实像由实际光线会聚，可以用光屏承接，都是倒立；虚像不能用光屏承接，都是正立。 辨析04 透镜的应用易错点 （1）照相机：物距u>2f，成倒立、缩小实像；拍远景要增大物距，镜头往后缩，减小像距。 （2）投影仪：f<u<2f，倒立、放大实像；投影片上下左右都颠倒。放大镜：u<f，正立放大虚像，物体离透镜稍远一点，虚像更大。 （3）眼睛和眼镜：近视眼成像在视网膜前方，戴凹透镜矫正；远视眼成像在视网膜后方，戴凸透镜矫正。 辨析05 人眼看不见的光易错点 （1）红外线：热效应强，可用于测温、遥控；一切物体都在向外辐射红外线，温度越高，红外线辐射越强。 （2）紫外线：能使荧光物质发光，用于验钞；可杀菌消毒；过量紫外线会伤害皮肤。红外线、紫外线都属于光，属于电磁波，肉眼都无法看见。 辨析06 实验操作易错点 （1）凸透镜成像实验，烛焰、透镜、光屏三者中心要在同一高度，目的是让像成在光屏中央（不是同一直线）。 （2）遮住透镜一部分，透镜依然能成完整的像，只是透过光线变少，像变暗，像的形状大小不变。 【题型一】光的折射现象辨析题 【例1】《康熙几暇格物编》中记载：“置钱碗底，远视若无，及盛满水时，则钱随水光而显见矣。”，其中“钱随水光而显见”的光学原理是（     ） A．光的直线传播 B．光的反射 C．光的色散 D．光的折射 【答案】D 【详解】碗中未加水时，钱币发出的反射光被碗的边缘遮挡，沿直线传播的光线无法进入人眼，所以远看好像钱币不存在；当碗里盛满水后，钱币反射的光从水中斜射入空气时会发生光的折射，折射光线向水面偏折后能绕过碗的边缘进入人眼，人逆着折射光线能看到钱币的虚像，这一现象的光学原理是光的折射。 故选D。 【变式1-1】下图中各种光现象的形成及其原理正确的是（     ） A．图甲树荫下圆形光斑——平面镜成像 B．图乙池水看起来浅——光的反射 C．图丙重庆大剧院的倒影——光的直线传播 D．图丁鲁巴上空的彩虹——光的折射 【答案】D 【详解】A．树荫下圆形光斑是小孔成像，由光的直线传播形成，故A错误； B．池水看起来浅是光从水中斜射入空气时发生折射形成的虚像，由光的折射形成，故B错误； C．大剧院的倒影是平面镜成像，由光的反射形成，故C错误； D．彩虹是太阳光经过小水珠发生色散形成的，由光的折射形成，故D正确。 故选D。 【变式1-2】夏天，小明和同学游净月潭，看见一些现象，他们从物理角度讨论起了下列问题。 阳光下的深水波光粼粼有些刺眼，这是由于光在水面上发生了___反射，走近时小明看见湖水中的鱼在蓝天白云间游弋，看见的鱼是光的___形成的___像；蓝天是光的___形成的___像；鸟在距离平静水面2m高处水平飞行，他们看到鸟在水中的“倒影”到水面的距离是_______，小鸟靠近水面时像的大小________（填“变大”“变小”“不变”） 【答案】 镜面 折射 虚 反射 虚 2m 不变 【详解】[1] 镜面反射的光线集中，平行入射的光线经反射后沿平行方向射出，会使人感到刺眼。 [2] 人看到水中的鱼，是鱼反射的光从水中斜射入空气中时发生折射，折射光线进入人眼，所以是光的折射形成的。 [3] 光的折射形成的像不是实际光线会聚而成，无法用光屏承接，属于虚像。 [4] 看到水中的蓝天，是光线经水面反射后进入人眼，是平面镜成像原理，属于光的反射现象。 [5] 平面镜成像所成的像为虚像，不是实际光线会聚形成的，因此蓝天的像为虚像。 [6] 根据平面镜成像特点，像与物到平面镜（水面）的距离相等，已知鸟到水面距离为，则其“倒影”到水面的距离为。 [7] 平面镜成像时像与物大小始终相等，小鸟靠近水面时自身大小不变，所以像的大小不变。 【题型二】透镜对光的作用判断题 【例2】如图所示，表示小新同学用激光分别射向甲乙两透镜后光的传播路径，由图可知甲透镜是___________，乙透镜是___________。 【答案】 凸透镜 凹透镜 【详解】判断透镜类型的依据是透镜对光的作用：凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用，即折射光线相对于入射光线的传播方向，向主光轴偏折为会聚，远离主光轴偏折为发散。 由图，通过甲透镜的光线比入射光线会聚一些，所以甲透镜对光线有会聚作用，因此甲是凸透镜。 通过乙透镜的光线比入射光线变得发散、推迟会聚一些，所以乙对光线有发散作用，因此乙是凹透镜。 【变式2-1】 如下图所示，四个图画出了光线通过透镜（图中未画出）的情形，其中为凸透镜的是（     ） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．光线经过透镜后，折射光线比入射光线更靠近主光轴，体现了会聚作用，故为凸透镜，故A符合题意； BCD．光线经过透镜后，折射光线比入射光线更远离主光轴，体现了发散作用，故均为凹透镜，故BCD不符合题意。 故选A。 【变式2-2】如图所示，两条光线会聚于主光轴上的点，在虚线框内放入甲透镜后光线将会聚于点；放入乙透镜后光线将会聚于点，则乙是___________透镜。 【答案】凸 【详解】因放入乙透镜后光线会聚点点比原会聚点点更靠近透镜，所以乙透镜对光线有会聚作用，故乙是凸透镜。 【题型三】凸透镜成像规律情景应用题 【例3】 小明想给同学们表演一个小老鼠“转身”的魔术，他将玻璃杯放在小老鼠图片前，如图甲所示，加入水后出现了图乙所示的情形。此时的玻璃杯相当于一个______透镜（选填“凸”或“凹”）；为了让小老鼠“转身”，应该还要将玻璃杯适当______（选填“靠近”或“远离”）图片中的小老鼠。 【答案】 凸 远离 【详解】加入水的玻璃杯，中间厚、边缘薄，符合凸透镜的外形特征，对光线有会聚作用，因此相当于凸透镜。 图乙中透过水杯看到的小老鼠仍是正立的，此时物距小于一倍焦距，凸透镜成正立、放大的虚像；想要让小老鼠“转身”也就是得到倒立的像，需要让物距大于一倍焦距，因此要将玻璃杯适当远离小老鼠图片，使物距超过一倍焦距，凸透镜就能成倒立的实像，实现“转身”的效果。 【变式3-1】 如图甲所示为小明妈妈经常吃的某品牌鱼油胶囊，该鱼油胶囊呈透明状，如图乙所示，小明透过水滴状的鱼肝油胶囊观察积木，发现上面的数字“9”变成了“6”，下列有关说法中正确的是（     ） A．鱼肝油胶囊相当于一个凹透镜 B．若想让“6”变大一些，可将胶囊稍微远离积木一些 C．若将胶囊靠近积木，透过胶囊看到数字有可能变成“9” D．若将数字“9”稍微向下移动，透过胶囊看到的“6”会向下移动 【答案】C 【详解】A．鱼肝油胶囊中间厚边缘薄，相当于凸透镜，故A错误。 B．图中看到“6”，说明成倒立的实像，由凸透镜成实像的规律“物近像远像变大”可知，想让像变大，应减小物距，即将胶囊靠近积木，故B错误。 C．若将胶囊靠近积木，当物距时，成正立放大的虚像，透过胶囊看到的数字是正立的“9”，故C正确。 D．此时成倒立的实像，像与物上下颠倒，若将数字“9”向下移动，透过胶囊看到的“6”会向上移动，故D错误。 故选C。 【变式3-2】 如图为2025年十五届全国运动会吉祥物“喜洋洋”和“乐融融”，若A、B是通过凸透镜看到的“喜洋洋”和“乐融融”的像，且凸透镜从远处逐渐靠近“喜洋洋”和“乐融融”，则先看到“喜洋洋”和“乐融融”的像是图______（填字母）；若是用不同焦距的凸透镜，在与“喜洋洋”和“乐融融”距离相同时看到的画面，则看到图A画面所用的凸透镜焦距较______（选填“大”或“小”）；小明两眼视力缺陷不同，他将一只2B铅笔紧贴两只镜片，透过眼镜看到铅笔的像如图C所示，则图中右侧的镜片是______（选填“凸透镜”或“凹透镜”）。 【答案】 A 小 凸透镜 【详解】[1]根据凸透镜成像规律，凸透镜从远处逐渐靠近物体时，初始物距，成倒立缩小的实像，对应缩小的图A；随着物距减小，像逐渐变大，后续才会得到放大的像（图B），因此先看到的是A。 [2]物体到凸透镜距离（物距）相同时，焦距越小的凸透镜，物距相对焦距更大，更容易满足的条件，成缩小的实像。图A是缩小的像，因此它所用的凸透镜焦距更小。 [3]铅笔紧贴镜片时，凸透镜在物距小于焦距时成正立放大的虚像，凹透镜始终成正立缩小的虚像；图C中右侧镜片里铅笔的像更大，因此右侧镜片是凸透镜。 【题型四】照相机、投影仪、放大镜原理匹配题 【例4】如图所示的是一种望远镜，它的物镜和目镜都是凸透镜，远处的物体经过物镜可以成一个倒立、___________的实像，然后再调节目镜和物镜间的距离，使物镜所成的像落在目镜凸透镜一倍焦距以内再次成一个正立、放大的___________像，生活中___________（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）的成像原理与目镜相同。 【答案】 缩小 虚 放大镜 【详解】望远镜的物镜成像时，远处物体到物镜的距离远大于2倍焦距，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像。 调节目镜和物镜间的距离，使物镜所成的像落在目镜凸透镜一倍焦距以内，根据凸透镜成像规律，此时成一个正立、放大的虚像。 放大镜的成像原理就是物体在凸透镜一倍焦距内，成正立放大的虚像，因此和目镜的成像原理相同。 【变式4-1】下列光学仪器中，成倒立、放大实像的是（     ） A．照相机 B．投影仪 C．放大镜 D．潜望镜 【答案】B 【详解】A．照相机利用凸透镜物距时的成像规律，成倒立、缩小的实像，故A不符合题意； B．投影仪利用凸透镜物距时的成像规律，成倒立、放大的实像，故B符合题意； C．放大镜利用凸透镜物距时的成像规律，成正立、放大的虚像，故C不符合题意； D．潜望镜利用平面镜成像原理，成正立、等大的虚像，故D不符合题意。 故选B。 【变式4-2】 通过显微镜观察植物叶片上的气孔，气孔经过物镜成的是放大的__________（选填“实”或“虚”）像，这个像到物镜的距离v与物镜焦距的大小关系为__________，这个像到目镜的距离u与目镜焦距的大小关系为__________。最后，人眼通过目镜看到的是放大的__________（选填“实”或“虚”）像。 【答案】 实 虚 【详解】显微镜的物镜相当于投影仪的镜头，根据凸透镜成像规律，当物体位于1倍焦距和2倍焦距之间时，成倒立、放大的实像，此时像距大于物镜的2倍焦距，因此气孔经过物镜成放大的实像，像到物镜的距离满足； 显微镜的目镜相当于放大镜，根据凸透镜成像规律，当物体（此处为物镜所成的实像）位于目镜的1倍焦距以内时，因此这个实像到目镜的距离满足，人眼最终看到的是成正立、放大的虚像。 【题型五】近视眼、远视眼成因与矫正匹配题 【例5】长时间盯着手机、电脑屏幕容易导致视力下降，甚至引起近视。下列关于近视眼及矫正的原理图中，正确的是（     ） A．乙、丁 B．甲、丙 C．乙、丙 D．甲、丁 【答案】A 【详解】近视眼晶状体折光能力过强，远处物体的像成在视网膜前方，对应图乙；矫正近视眼需佩戴对光有发散作用的凹透镜，使像后移至视网膜上，对应图丁。远视眼像成在视网膜后方，对应图甲，需佩戴对光有会聚作用的凸透镜矫正，对应图丙，故BCD错误，A正确。 故选A。 【变式5-1】2025年全球智能手机的出货量为12.5亿部。手机给人们带来了许多便利，但长时间看手机屏幕，会导致近视眼。下列可以用来制作矫正近视眼佩戴的眼镜的是（     ） A．凸透镜 B．凹透镜 C．平面镜 D．放大镜 【答案】B 【详解】近视眼患者晶状体会变厚，会聚能力增强，成像在视网膜前方，凹透镜可发散光线，使像后移到视网膜上，用来矫正近视。故B符合题意；ACD不符合题意。 故选B。 【变式5-2】 如图所示是摄影师使用照相机（镜头焦距不变）拍摄的广元市苍溪县云峰镇梨花。与照相机镜头相同类型的透镜可以用来矫正________（选填“近视眼”或“远视眼”）。若想将树上的一朵梨花拍大些，摄影师应使照相机镜头________（选填“远离”或“靠近”）这朵梨花。 【答案】 远视眼 靠近 【详解】照相机的镜头相当于一个凸透镜，用来矫正近视眼的透镜是凹透镜，用来矫正远视眼的透镜是凸透镜。 由凸透镜成实像规律，物近像远像变大可知，若要把梨花的像拍得更大一些，则应使照相机镜头靠近梨花。 【题型一】光的折射规律理解类 【例1】如图所示，过入射点O且垂直于分界面的直线 NN' 称为_________。AO是_________，OB是_________；入射光线与法线的夹角α称为_________，折射光线与法线的夹角γ称为_________。 【答案】 法线 入射光线 折射光线 入射角 折射角 【变式1-1】 如图所示，一只烧杯中装有大半杯水，放在水平木板AB上，一束光竖直向下照在水面上。现在A端下方垫一个小木块C，使木板倾斜一个小的角度，则此时（     ） A．反射光线按顺时针方向旋转 B．反射光线按逆时针方向旋转 C．折射光线的方向不变 D．折射光线按逆时针方向旋转 【答案】C 【详解】烧杯放在水平木板AB时，光线竖直向下照在水面上，入射角为0度，反射角也为0度，光线在水面处不折射，进入水中后仍沿竖直方向传播；在A端下方垫一个小木块C，使木板倾斜一个小的角度，此时烧杯也将倾斜，水面仍沿水平方向，所以入射光线仍与水面垂直，入射角不变，故反射光线和折射光线的方向都不变。 故选C。 【变式1-2】如图，光在空气和玻璃两种介质中传播时同时发生反射和折射，其中 __________ 是入射光线，折射角为__________°，界面的__________侧是空气（选填“左”“右”“上”或“下”）。 【答案】 GO 60 左 【详解】由图可知，，，所以，，根据反射角等于入射角可知，BF为法线，AD为界面，而折射光线和入射光线分别位于法线两侧，则OC一定为折射光线，GO为入射光线，OE为反射光线，入射角，折射角为，当光线从其它介质斜射入空气时，折射角大于入射角，所以这束光线是由玻璃进入空气，即左面为空气。 【题型二】透镜种类辨析类 【例2】图中凸透镜有_________，凹透镜有_________。 【答案】 (1)(4)(5) (2)(3)(6) 【详解】因(1)(4)(5)中间厚边缘薄，故为凸透镜；因(2)(3)(6)中间薄边缘厚，故为凹透镜。 【变式2-1】下列关于透镜的说法中，正确的是（     ） A．平行光经过凸透镜折射后一定会聚于焦点 B．凸透镜只对平行光有会聚作用 C．凸透镜有两个焦点，它们之间的距离叫做焦距 D．无论是凸透镜还是凹透镜，通过它们光心的光线传播方向不变 【答案】D 【详解】A. 只有平行于主光轴的光经凸透镜折射后才会聚于焦点，并非所有平行光，故A错误； B. 凸透镜对所有入射光线都有会聚作用，并非只对平行光有会聚作用，故B错误； C. 焦距是单个焦点到光心的距离，两个焦点之间的距离为2倍焦距，故C错误； D. 根据透镜的光学性质，无论是凸透镜还是凹透镜，通过光心的光线传播方向都不改变，故D正确。 故选D。 【变式2-2】在一个阳光充足的日子里，小明拿一个装水的矿泉水瓶正对着太阳光，让阳光透过水瓶照在一片干燥的树叶上，一段时间后树叶被点燃。这说明盛水的矿泉水瓶相当于___________（选填“凸透镜”或“凹透镜”）对光具有___________作用，所以在日常生活中应避免在易燃物附近放置类似的物体，以防止火灾隐患。 【答案】 凸透镜 会聚 【详解】装水的矿泉水瓶中间厚、边缘薄，符合凸透镜的结构特征，因此相当于凸透镜；凸透镜对光线具有会聚作用，可将平行的太阳光会聚到一点，使该点温度急剧升高，最终能点燃树叶。 【题型三】凸透镜成像规律记忆类 【例3】某同学在“探究凸透镜成像规律”的实验中，绘制了如图所示的图像（v表示像到凸透镜的距离，u表示物体到凸透镜的距离）。由图可知：该透镜的焦距是______cm，当物距为15cm时，光屏上所成的是______（选填“放大”“缩小”）的像。 【答案】 5 缩小 【详解】由凸透镜成像规律可知，时，由图像得时，透镜的焦距为 因，由凸透镜成像规律可知，此时成倒立、缩小的实像。 【变式3-1】在做凸透镜成像规律的实验时，小红将蜡烛、透镜a和光屏放置在如图甲所示的位置，烛焰在光屏上成清晰的像。之后保持蜡烛和透镜的位置不变，将透镜a更换为透镜b，调节光屏位置如图乙所示，在光屏上再次形成清晰的像。下列分析正确的是（     ） A．透镜a的焦距为20.0 cm B．透镜b的焦距可能是16.0 cm C．图甲中成的像比图乙中成的像小 D．图乙中成像的特点与照相机成像原理相同 【答案】C 【详解】甲、乙中蜡烛都位于30.0 cm处，更换后透镜仍位于50.0 cm处，因此物距始终为 A．甲图中光屏在70.0 cm，像距 此时，得透镜a的焦距，故A错误； B．乙图中光屏在80.0 cm，像距 根据凸透镜成像规律可知此时满足，的成像规律，代入数据得，且，解得，则透镜b的焦距不可能是16.0 cm，故B错误； C．物距相同时，凸透镜焦距越大，像越大。透镜焦距大于透镜a，因此乙图的像更大，即甲图成的像比乙图小，故C正确； D．图乙物距小于像距，根据凸透镜成像规律可知成倒立、放大的实像，与投影仪的成像原理相同，故D错误。 故选C。 【变式3-2】小明在“探究凸透镜成像规律”的实验中，记录并绘制了像到凸透镜的距离v跟蜡烛到凸透镜的距离u关系的图像，如图所示，小明使用的凸透镜的焦距是____________cm。当u=15cm时，蜡烛在光屏上已成一个清晰的像，如果在蜡烛和凸透镜之间再放一个凸透镜，为了在光屏上重新得到清晰的像，光屏应____________（选填“靠近”或“远离”）透镜。 【答案】 10 靠近 【详解】由凸透镜成像规律可知，当时，凸透镜成倒立、等大的实像，由图像可知，，故凸透镜焦距为 凸透镜对光线起会聚作用，放置后，光线提前会聚，像距变小，应移动光屏靠近透镜才能得到清晰的像。 【题型四】红外线与紫外线的特点及应用类 【例4】 雨天的夜晚，我们在马路上，有时可以看到路灯周围一圈圈美丽的彩虹。这是由于雨天，空气中充满着细小的水珠，而这些小水珠相当于三棱镜，路灯的光透过小水珠发生光的______现象，不同颜色的光在灯的周围“编织”成一圈圈美丽的彩虹。科学家____________最早通过实验研究了这一现象。 【答案】 色散 牛顿 【详解】雨天的夜晚，空气中充满着细小的水珠，这些小水珠是球形的，相当于三棱镜，路灯发出的光透过小水珠反射和折射，不同颜色的光波长不同，就会发生光的色散现象，在灯的周围“编织”成一圈圈美丽的彩虹。 科学家牛顿最早通过实验研究了光的色散现象。 【变式4-1】下列设备中利用红外线工作的是（     ） A．消毒灯 B．验钞机 C．感应水龙头 D．倒车雷达 【答案】C 【详解】A．消毒灯主要利用紫外线的杀菌消毒作用，达到消毒目的，故A不符合题意； B．验钞机是利用紫外线工作的，人民币上涂有荧光物质，在紫外线的照射下会发出荧光，从而可以辨别真伪，故B不符合题意； C．感应水龙头是利用红外线传感器工作的，通过接收人体发出的红外线或反射的红外线来控制水流的开关，故C符合题意； D．倒车雷达是利用超声波（属于声波）工作的，通过发射和接收超声波，根据回声定位的原理来判断障碍物的距离，故D不符合题意。 故选C。 【变式4-2】 一些枪械上的瞄准器装有夜视仪，它是利用_________来工作的。夏天人们使用的防晒伞，是为了防止_________对人体的伤害。（选填“红外线”或“紫外线”） 【答案】 红外线 紫外线 【详解】所有物体都能辐射红外线，夜间物体的红外辐射可被夜视仪捕捉并转化为可视图像，从而实现夜间观测；一些枪械上的瞄准器装有夜视仪，它是利用红外线来工作的；紫外线过量照射会损伤人体皮肤，夏天人们使用的防晒伞，是为了防止紫外线对人体造成伤害。 【题型一】凸透镜成像规律实验探究题 【例1】在“探究凸透镜成像规律”的实验中，凸透镜的位置固定不动，在图所示位置时，蜡烛恰好在光屏上成清晰的像。凸透镜焦距。 (1)图中烛焰在光屏上所成的是______（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像； (2)当蜡烛移至光具座30cm刻度处时，光屏应移至光具座______cm处才能得到清晰的实像； (3)图中保持透镜、光屏位置不变，将蜡烛左移，应在透镜和蜡烛之间加______（选填“凸透镜”或“凹透镜”），才能在光屏上成清晰的像； (4)实验过程中蜡烛燃烧变短，烛焰的像偏离了光屏中央，在保持蜡烛和光屏不动的条件下，使像重新回到光屏的中央，应将凸透镜向______调节。 【答案】(1)缩小 (2)70 (3)凹透镜 (4)下 【详解】（1）由题意，由图，蜡烛恰好在光屏上成清晰的像，此时物距大于像距，故成倒立、缩小的实像。 （2） 当蜡烛在30cm处，此时物距等于2倍焦距，成倒立、等大的实像，像距等于2倍焦距，故光屏应在70cm处才能得到等大、倒立的实像。 （3）图中保持透镜、光屏位置不变，将蜡烛左移，此时物距增大，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小可知，此时像成在光屏的左侧，要使光屏上成清晰的像，应在透镜和蜡烛之间加凹透镜，凹透镜对光线具有发散作用，会将光线推迟会聚成像。 （4）蜡烛燃烧变短，根据过光心的光传播方向不变，可知像将向光屏上方移动，为使像重新回到光屏中央，应将凸透镜向下调节。 【变式1-1】在“探究凸透镜成像规律”实验中，当实验器材处于如图-1所示的位置时，光屏上恰好得到一个清晰的像（像未画出）。 (1)安装实验器材时，为了使像成在光屏中央，应将烛焰、凸透镜和光屏三者的中心调到凸透镜的__________上。 (2)图-1中固定透镜的位置不变，将蜡烛移到20.0 cm刻度线处，要在光屏上再次看到清晰的像，光屏应向__________（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动，此时在光屏上观察到的像如图-2中的__________（填字母符号）所示。 (3)完成上述实验后，他们保持蜡烛和凸透镜的位置不变，换用了一个焦距更大的凸透镜。小明发现光屏上的像变得模糊了，为了再次得到清晰的实像，他需要将光屏向远离凸透镜的方向移动。这一现象说明：当物距一定时，凸透镜的焦距越大，所成的实像越__________（选填“大”或“小”）。 【答案】(1)主光轴 (2) 靠近 A (3)大 【详解】（1）实验中调整烛焰、凸透镜、光屏三者中心在凸透镜的主光轴上，目的是让烛焰发出的光经凸透镜折射后形成的像恰好落在光屏中央，便于清晰观察像。 （2）图-1初始状态下，物距 像距 满足，此时成倒立等大的实像，该凸透镜焦距；将蜡烛移到20.0cm刻度线处后，物距为，根据凸透镜成像“物远像近像变小”的规律，像距会减小，因此光屏要向靠近凸透镜的方向移动；此时，成倒立、缩小的实像，对应图-2中的A。 （3）物距不变时，换用焦距更大的凸透镜后，需要将光屏远离透镜才能承接清晰实像，说明像距变大，对应的实像也更大，因此物距一定时，凸透镜焦距越大，成的实像越大。 【变式1-2】 小明利用一未知焦距的凸透镜探究透镜的成像规律，进行了如下操作并得到了相关结论。请你将空缺部分补充完整。 (1)将一束平行光射向凸透镜，得到如图1所示的光路图。则该透镜的焦距为________cm。 (2)将蜡烛、透镜和光屏放在光具座上，并使烛焰、透镜和光屏三者的中心大致在________。 (3)按要求进行观察和测量，并将观测情况记录在下表中。 实验序号 物距u/cm 像距v/cm 像的性质 1 30 15 倒立、缩小的实像 2 25 16.7 3 20 20 倒立、等大的实像 4 15 倒立、放大的实像 5 5 / 正立、放大的虚像 ①上表中实验序号2中像的性质为________，实验序号4中像距为________cm。 ②当烛焰从远处向透镜靠近时，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向________（选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动。 【答案】(1)10 (2)同一高度 (3) 倒立、缩小的实像 30 远离 【详解】（1）如图所示，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，焦点和光心之间的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是。 （2）在凸透镜成像实验中，调整烛焰、透镜和光屏三者的中心大致在同一高度，是为了让烛焰的像能够成在光屏的中央，方便清晰观察像。 （3）已知凸透镜的焦距是；根据表中序号为2的数据可知，，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像； 实验序号4中，物距为，由光路可逆可知，像距等于第一次实验中的物距，为。 光屏上仍然得到清晰的像说明凸透镜成实像，凸透镜成实像时，物距减小，像距增大，所以当烛焰从远处向透镜靠近时，光屏应向远离凸透镜的位置移动。 【题型二】凸透镜成像动态移动综合分析题 【例2】在充满烟雾的容器内，用平行光照射凸透镜观察到的现象如图甲所示，说明凸透镜对光线有________作用。将凸透镜对准窗外的远处，移动光屏或透镜，使光屏上呈现楼房和天空清晰的像，则________的距离就近似等于凸透镜的焦距。若在处放一支点燃的蜡烛，保持透镜位置不变，移动光屏，______（选填“能”或“不能”）接收到烛焰的像，理由是____________。 【答案】 会聚 光屏到凸透镜 不能 物距小于焦距，成的是虚像 【详解】由图甲可知，平行光经过凸透镜后向中间会聚，说明凸透镜对光线有会聚作用。 远处物体的物距远大于凸透镜焦距，此时成的清晰像近似落在凸透镜的焦点位置，因此光屏到凸透镜的距离近似等于凸透镜的焦距。 由图乙可知，A点到凸透镜的距离小于测得的焦距，根据凸透镜成像规律，物距小于一倍焦距时成虚像，虚像不能被光屏承接，因此光屏不能接收到烛焰的像。 【变式2-1】 在“探究凸透镜成像的规律”实验中，先将蜡烛和凸透镜放在如图所示的位置（光屏未画出），移动光屏，在光屏上得到一个清晰的像；再移动蜡烛、光屏继续进行实验，当蜡烛在30cm刻度处时，光屏上恰好呈现烛焰清晰等大的像。下列说法正确的是（　　） A．该凸透镜的焦距是20cm B．照相机的原理与第一次的成像规律相同 C．将蜡烛放置在42cm刻度处时，移动光屏，能在光屏上得到放大的像 D．蜡烛在30cm刻度处时，凸透镜前放一近视眼镜，向左移动光屏，光屏上可以再次成清晰的像 【答案】B 【详解】A．蜡烛在刻度处时，光屏上恰好呈现烛焰清晰、等大的像。此时物距为 根据凸透镜成像规律可知此时的像距等于物距，即像距也为，则，故，故A错误； B．由图可知第一次成像时物距为 即物距大于二倍焦距，根据凸透镜成像规律可知此时成倒立、缩小的实像，所以与照相机成像原理相同，故B正确； C．将蜡烛移动到刻度处，物距 物距小于焦距，成正立、放大的虚像，故光屏上接收不到像，故C错误； D．蜡烛在刻度处时，光屏上恰好呈现烛焰清晰、等大的像。在蜡烛与凸透镜之间放一近视镜片，近视镜片是凹透镜，对光线具有发散作用，会延迟光线的会聚，使像距变大，所以需要增大像距，即将光屏右移，故D错误。 故选B。 【变式2-2】 某同学用自制的水凸透镜做凸透镜成像实验，在光屏上得到了清晰的像，如图所示。他继续向水凸透镜内注水，如果不改变蜡烛和水凸透镜的位置。要在光屏上再次成清晰的像，光屏应向 _____ （选填“左”或“右”）移动，所成的像会 _______ （选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 左 变小 【详解】[1]他继续向水凸透镜内注水，此时凸透镜凸度变大，对光的会聚能力变强，会将光线提前会聚成像，成像在光屏前方，则要在光屏上再次成清晰的像，光屏应向左移动。 [2]物距不变，焦距减小，相当于物距相对焦距更远，根据凸透镜成像规律：物远像近像变小，所以成的像变小。 【题型三】透镜对光的作用综合作图题 【例3】 (1)完成以下光路图。 (2)完成以下光路图。 【答案】(1) (2) 【详解】（1）通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴，这条平行于主光轴的折射光线，经与主光轴夹角为45°的平面镜反射，其中入射角为45°，根据光的反射定律，反射角等于入射角（均为45°），因此反射光线会垂直于该折射光线，竖直向下射出。 （2）经过凹透镜光心的入射光线，传播方向不发生改变；延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴。 【变式3-1】请画出光线通过以下透镜的折射光线。 【答案】 【详解】根据凸透镜的3条特殊光线可知，平行于主光轴的光线射入凸透镜经折射后通过焦点，通过凸透镜光心的光线不改变传播方向，据此作图。 根据凹透镜的3条特殊光线可知，延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴，平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点，据此作图。 【变式3-2】 作出凸透镜的位置和左侧焦点（透镜用简易符号） 【答案】 【详解】通过凸透镜光心的光线传播方向不改变，从点发出的过光心的光线会直接射向对应的像点；因此连接物点和它对应的像点，这条线和主光轴的交点就是凸透镜的光心，在该位置画出凸透镜的简易符号；过像点作平行于主光轴的光线，与凸透镜交于一点，连接该点与物点，该连线与主光轴在透镜左侧的交点即为凸透镜的左侧焦点。 【题型四】透镜成像在生活中的应用综合题 【例4】小明学习了透镜、眼睛和眼镜的知识之后，用水透镜模拟了眼睛看物体的过程如甲图，眼睛的结构如乙图。 (1)正常人眼看远近不同物体时能实现自动变焦使物体在视网膜上成一个倒立的、_________的实像。 (2)移动蜡烛、水透镜和光屏至甲图所示位置时，恰能在光屏上看到清晰的像。将蜡烛再向左移动一段距离；发现光屏上的像变模糊，此过程可模拟__________（选填“近视”或“远视”）眼成因；此时若要在光屏上得到清晰的像须向水透镜内___________（选填“注入”或“抽出”）适量的水。 (3)红绿蓝三束光照射在白墙上重叠的部分为________色。 (4)小明用可以变焦的数码相机在同一地点对着滕王阁景点先后拍摄了两张照片和，请你根据图丙的两张照片判断，拍摄照片时的焦距______________（选填“大于”或“小于”）拍摄照片时的焦距。 【答案】(1)缩小 (2) 近视 抽出 (3)白 (4)小于 【详解】（1）晶状体相当于凸透镜，物体在二倍焦距以外，由凸透镜成像规律可知，成倒立、缩小的实像。 （2）物距增大，像距减小，像成在光屏前方，与近视眼成因一致； 要使像重新成在光屏上，需减弱水透镜的折光能力，故抽出适量水使透镜变薄。 （3）红、绿、蓝是光的三原色，三者混合后为白色。 （4）物距相同时，凸透镜焦距越小，所成实像越小；照片A的像更小，故拍摄A时的焦距小于拍摄B时的焦距。 【变式4-1】小昕有一枚木棉花书签（如图甲），为放大书签供大家欣赏，小昕做了以下几种尝试： (1)如图乙，小昕将书签置于手电筒灯光下，在墙壁上观察到书签的影子。书签影子的形成是由于________（选填“光的直线传播”“光的反射”或“光的折射”）形成，它________（选填“是”或者“不是”）书签的实像； (2)如图丙，小昕用凸透镜（）、手电筒和铁架台制成简易投影仪，在天花板上观察到书签放大的像，此时： ①书签到凸透镜的距离与凸透镜焦距的关系是________（选填“”“ ”或“”） ②如下图，已知光线a平行于凸透镜的主光轴，光线b过光心。请画出光线a和b经过凸透镜后的折射光线。________ ③小昕发现，在天花板上只能观察到书签局部放大的像，为了扩大观察范围，请你提出一个有效的建议：_______； 【答案】(1) 光的直线传播 不是 (2) 将书签向远离凸透镜的方向移动 【详解】（1）影子的形成是因为光在传播过程中遇到不透明的书签，光无法穿过书签，在书签后方形成光照不到的暗区，这是光的直线传播现象。 影子只是光被遮挡后形成的暗区，没有实际光线会聚，而实像是实际光线会聚形成的，影子本质上不是像。 （2）由题意，在天花板上观察到放大的像，且是投影仪原理，投影仪成的是倒立、放大的实像，此时物距应该为一倍焦距到二倍焦距之间。 光线a水平向右平行于主光轴射向凸透镜，折射后向上偏折经过右侧焦点F，继续射向天花板。光线b从A点斜向上过光心，直线穿过凸透镜继续直线传播。 适当增大物距，减小像距或者换用更小焦距的凸透镜可以有效扩大观察范围。 【变式4-2】如图所示，这是一款具有自主测温、摄像、避障、消毒、咨询宣传等功能的智能医疗机器人，在医疗场所能发挥重要的辅助作用，可以有效地减轻医护人员的工作负担。它可以利用镜头对就诊人员进行人脸识别，并可将人体辐射的红外线会聚到探测器上，通过处理系统转变为热图像，实现对人体体温的监测。当监测到体温异常人员时，系统会自动发出响亮语音提示，并把相关信息通过无线网络传输到诊疗系统中。机器人在行走过程中可发射、接收超声波，以获得障碍物信息并巧妙避障。 (1)智能医疗机器人语音提示说明声音可传递__________；机器人在行进过程中遇到玻璃等透明障碍物时，利用__________（选填“超声波”或“激光”）才能较好地感知到障碍物； (2)机器人进行人脸识别时，摄像头的成像原理与生活中__________（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）相同，在感光元件上呈现__________（选填“倒立”或“正立”）、缩小的__________（选填“实像”或“虚像”）。 (3)机器人监控中心屏幕上的彩色画面是由红、__________、蓝三种色光混合而成。 【答案】(1) 信息 超声波 (2) 照相机 倒立 实像 (3)绿 【详解】（1）语音提示是利用声音来传达信息，这说明声音可以传递信息。 超声波是声波，遇到障碍物会反射，其反射与物体是否透明无关，因此能有效探测到玻璃。激光会穿透透明物体，不易被探测。 （2）摄像头和照相机都是利用凸透镜成像的原理，当物体在两倍焦距以外时，成倒立、缩小的实像。 （3）光的三原色是红、绿、蓝，屏幕上的彩色画面是由这三种色光混合而成的。 【题型一】光的折射作图模型 【模型解读】 光在两种介质分界面发生折射的光路作图，常见空气与水、玻璃之间的光路绘制。 破题要诀：先画出法线（垂直界面，虚线）；空气中的角始终更大；入射光线和折射光线分居法线两侧；光线带箭头，真实光线画实线，法线、反向延长线画虚线；垂直入射时传播方向不变。 【例1】 暑期，洛阳市各学校开展了形式多样的防溺水活动。为了帮助同学们了解“池水看起来比实际浅”的原因，请在图中画出人眼在B处看到的池底的光路图（图中A、分别表示实际的池底和看到的“池底”）。 【答案】 【详解】用虚线连接与人眼位置处，这条线和水面相交于入射点，连接（带箭头的实线，箭头由指向），则即为从水中斜射到空气中的折射光线，连接实际池底与入射点，（带箭头的实线，箭头由指向）即为入射光线，如图所示。 【变式1-1】 一束光线从空气斜射入水中时发生反射和折射，OA为反射光线，请作出入射光线和大致的折射光线方向，并标出入射角的大小。 【答案】 【详解】过O点作法线垂直于界面，入射角的定义是入射光线与法线的夹角，图中反射光线和界面的夹角为30°，则反射角为60°，根据反射定律：反射光线、入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角，则入射角为60°，以此确定入射光线的位置；光从空气斜射入水的折射规律：折射光线与入射光线分居法线两侧，且折射角小于入射角，因此折射光线会靠近法线。 【变式1-2】 郑州海昌海洋公园是游玩的好去处，如图甲所示是游客在海洋公园透过玻璃赏鱼的情景。若用点S表示水中鱼的位置，用点表示人在A处看到的鱼的像的位置，请在图乙中画出人在A处看到水中鱼的光路图。 【答案】 【详解】人之所以能看到水中的鱼，是由鱼反射的光线经水面折射后进入人眼，因此光的传播方向大致为S→A，鱼的像是人眼逆着折射光线看到的，所以直接连接AS′，与水面的交点即为入射点，连接S和入射点即为入射光线。 【题型二】凸透镜成像规律与实验分析模型 【模型解读】 探究凸透镜成像实验，考查物距、像距、像的大小虚实变化，装置故障分析。 破题要诀：一焦分虚实，二焦分大小；物远像近像变小，物近像远像变大；实验要调节烛焰、凸透镜、光屏中心在同一高度，使像成在光屏中央； 光屏上不成像常见原因：物距≤焦距、中心不等高、光具座长度不足；实像倒立，虚像正立。 【例2】 小明同学利用光具座、凸透镜、蜡烛、光屏等实验器材探究凸透镜成像的规律。 (1)如图甲所示，小明将一束平行光正对凸透镜，移动光屏，直到光屏上形成一个最小最亮的光斑，该凸透镜的焦距为________cm； (2)实验时调节光源、凸透镜和光屏的中心大致在________，其目的是________； (3)小明将蜡烛移至光具座20cm刻度线处，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，（如图乙所示）则该像是倒立、________（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像；生活中的________（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）就是利用这种成像规律工作的； (4)观察光屏上像的特点时，小明不小心用手指遮挡住了透镜的上半部分，此时光屏上的像________（选填“完整”或“不完整”）； (5)在如图乙情景中，换用焦距为15cm的凸透镜继续实验，下列说法正确的是________（填序号）。 A．向左移动蜡烛，可在光屏上得到烛焰缩小的清晰的实像 B．向左移动透镜，可在光屏上得到烛焰等大的清晰的实像 C．向右移动光屏，可在光屏上得到烛焰放大的清晰的实像 D．无论怎样移动蜡烛，在光屏上都得不到烛焰的清晰的像 【答案】(1)10.0 (2) 同一高度 使像成在光屏中央 (3) 缩小 照相机 (4)完整 (5)D 【详解】（1）平行光正对凸透镜时，最小最亮的光斑就是凸透镜的焦点，焦点到透镜光心的距离为焦距。由图可知，刻度尺的分度值为1cm，光心所在位置为20.0cm，焦点所在位置为30.0cm，所以该凸透镜的焦距 （2）实验中，为了使像成在光屏中央，应调整蜡烛和光屏的位置，使两者中心处在凸透镜的主光轴上，即光源、凸透镜和光屏的中心大致在同一高度处。 （3）由图乙可知，物距大于像距，此时物距大于二倍焦距，像距在一倍焦距和二倍焦距之间，由凸透镜成像规律可知，此时成倒立、缩小的实像，照相机就是利用该原理工作的。 （4）用手指遮挡透镜上半部分后，透镜的下半部分仍可以透过光线，烛焰所有点发出的光仍能通过剩余透镜部分会聚到光屏上对应的像点，因此像仍是完整的，只是透过的光线变少，像的亮度会变暗。 （5）AD．由乙图可知，此时透镜和光屏距离为15cm，换用焦距为15cm的凸透镜继续实验时，由凸透镜成像规律可知，实像不可能出现在1倍焦距处，故无论怎样移动蜡烛，在光屏上都得不到烛焰的清晰的像，故A不符合题意，D符合题意； B．要得到倒立等大的实像，需要满足物距等于2倍焦距、像距也等于2倍焦距，也就是物距和像距都为30cm，即蜡烛和光屏间的距离需要为60cm，当前蜡烛和光屏的总距离为 故向左移动透镜，不能在光屏上得到烛焰等大的清晰的实像，故B不符合题意； C．换用焦距15cm的透镜后，当前初始物距恰好为30cm，也就是物距等于2倍焦距，此时对应的清晰像距也应为30cm，但当前光屏距离透镜仅15cm，仅向右移动光屏，无法直接在光屏上得到放大的清晰实像，故C不符合题意。 故选D。 【变式2-1】 在“探究平面镜成像特点”的实验中，若物体以0.2m/s的速度向玻璃板靠近，则像相对于物体的速度为 ________ m/s。小明在“探究凸透镜成像规律”的实验中，当蜡烛位于如图所示位置时，恰能在光屏上得到等大的像，则该凸透镜焦距为 _________ 厘米。保持凸透镜位置不变，为了得到放大的像，可将蜡烛置于光具座上的 ________ 点（选填字母“A、B、C、D”）。 【答案】 0.4 20.0 B、D 【详解】在探究“平面镜成像的特点”实验中，物体以0.2m/s的速度靠近平面镜时，像也以0.2m/s的速度靠近平面镜，像相对于物体的移动速度为0.4m/s。 由图可知，此时物距等于像距，光屏上呈现一个倒立等大的像，蜡烛到凸透镜的距离为 所以焦距 A点到凸透镜的距离，大于2f，成倒立缩小的实像；C点到凸透镜的距离为 等于f，不成像；B点到凸透镜的距离处于f和2f之间，成倒立放大的实像；D点到凸透镜的距离为小于f，成正立放大的虚像；所以当蜡烛置于图中B、D点处能成放大的像。 【变式2-2】 在做“探究凸透镜成像的规律”实验时，所用的器材有：带刻度尺的光具座、凸透镜、光屏、蜡烛和火柴。 (1)实验前，调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在________，目的是________； (2)如图甲所示，将一束平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最亮的光斑时停止移动光屏，可测出凸透镜的焦距是________cm； (3)在某次实验中，将蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上如图乙所示的位置，光屏上呈现清晰的像，此像是倒立、________的实像（选填“缩小”或“放大”）； (4)在图乙中，保持凸透镜的位置不变，将烛焰向远离凸透镜的方向移动适当距离，则应将光屏向________（选填“远离”或“靠近”）透镜方向移动适当距离，光屏上才能再次呈现清晰的像，与（3）相比，像的大小将变________（选填“大”或“小”）； (5)保持蜡烛位置不变，移动凸透镜至如图丙所示位置，无论怎样移动光屏都在光屏上看不到烛焰的像，则人眼在图中________（选填“A”或“B”）处能观察到烛焰的像。 【答案】(1) 同一高度 使像成在光屏中央 (2)10.0 (3)放大 (4) 靠近 小 (5)B 【详解】（1）[1][2]为了使像成在光屏中央，实验前，应调节烛焰、凸透镜、光屏的中心在同一高度。 （2）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距。由图甲可知，凸透镜光心在40.0cm处，焦点在50.0cm处，所以凸透镜的焦距 （3）在图乙中，物距 则物距满足，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、放大的实像。 （4）[1][2]凸透镜成实像时，物远像近像变小。在图乙中，保持凸透镜的位置不变，将烛焰向远离凸透镜的方向移动适当距离，物距变大，那么像距变小，像也变小，所以应将光屏向靠近透镜方向移动适当距离，与（3）相比，像的大小将变小。 （5）在图丙中，保持蜡烛位置不变，移动凸透镜，此时物距小于焦距，成正立、放大的虚像，虚像与物同侧，所以人眼在图中B处能观察到烛焰的像。 【题型三】生活中的透镜应用模型 【模型解读】 照相机、投影仪、放大镜、眼睛与眼镜，结合凸透镜成像规律判断成像特点。 破题要诀：照相机：u>2f，倒立缩小实像；投影仪：f<u<2f，倒立放大实像；放大镜：u<f，正立放大虚像；近视眼成像在视网膜前方，戴凹透镜矫正；远视眼成像在视网膜后方，戴凸透镜矫正。 【例3】 “校园安全，关乎你我。”如图所示是校园安装的“一键式报警柱”，站在报警柱下，按下按键就可以通过摄像头进行视频通话，求助者通过摄像头会成倒立、______的实像；为了使摄像头中成像更大，求助者应_________（选填“远离”或“靠近”）摄像头。 【答案】 缩小 靠近 【详解】摄像头的镜头相当于凸透镜，当物距大于二倍焦距时，根据凸透镜成像规律，成倒立、缩小的实像。 因凸透镜成实像时，物近像远像变大，故要使成像更大，应减小物距，故求助者应靠近摄像头。 【变式3-1】如图所示是利用透视法拍出的十分有创意的相片。下列说法中正确的是（     ） A．勺子通过镜头所成的像是放大的 B．勺子到镜头的距离要在2倍焦距以内 C．勺子到镜头的距离小于人到镜头的距离 D．勺子远离镜头时通过透镜所成的像会变大 【答案】C 【详解】AB．照相机镜头相当于凸透镜，利用 时成倒立、缩小实像的原理工作，勺子通过镜头成缩小的实像，勺子到镜头的距离应大于2倍焦距，故AB错误； C．根据凸透镜成实像时“物近像远像变大”的规律，图中勺子产生的像相对较大，说明勺子离镜头更近，即勺子到镜头的距离小于人到镜头的距离，故C正确； D．勺子远离镜头时，物距变大，根据凸透镜成实像规律，像距变小，像变小，故D错误。 故选 C。 【变式3-2】 在城市的道路上经常能看到如图所示的监控摄像头，它可以拍下违章车辆的现场照片。拍照时，车辆通过摄像头成的是_____（选填“放大”“缩小”或“等大”）的像，当车辆远离摄像头时，其所成的像会_____（选填“变大”“变小”或“不变”）。 【答案】 缩小 变小 【详解】摄像头镜头相当于凸透镜，拍照时物体位于二倍焦距以外，由凸透镜成像规律可知，成倒立缩小的实像。 凸透镜成实像时，物远像近像变小，车辆远离摄像头时物距增大，故所成的像会变小。 题目类型 技巧 光的折射辨析&作图题 折射规律：光从空气斜射入水/玻璃，折射光线靠近法线，折射角小于入射角；光从水/玻璃斜射入空气，折射光线远离法线，折射角大于入射角；垂直入射时传播方向不变。 作图要点：先画法线，光线带箭头；池水变浅、叉鱼看虚像，虚像位置比实物偏高。 透镜基础辨析 凸透镜：中间厚边缘薄，对光线有会聚作用（会聚是使光线偏向主光轴，不一定相交）；凹透镜：中间薄边缘厚，对光线有发散作用。三条特殊光线速记：平行于主光轴的光线经凸透镜过焦点；过光心光线传播方向不变；过焦点光线平行主光轴射出。凹透镜平行入射，折射光线反向延长线过虚焦点。 凸透镜成像规律计算题&判断 牢记成像口诀，区分物距 u、像距 v、焦距 f： u＞2f，倒立缩小实像，f＜v＜2f，照相机； f＜u＜2f，倒立放大实像，v＞2f，投影仪； u＜f，正立放大虚像，放大镜； 实像规律：物远像近像变小，物近像远像变大；虚像：物体靠近透镜，虚像变小。实像都是倒立，虚像都是正立；实像可用光屏承接。 透镜的应用与人眼 照相机：物体在二倍焦距外；投影仪：物体在一倍到二倍焦距之间；放大镜：物体一倍焦距以内。 近视眼：晶状体太厚，像成在视网膜前方，凹透镜矫正；远视眼：晶状体太薄，像成在视网膜后方，凸透镜矫正。 实验探究题 凸透镜成像实验：烛焰、凸透镜、光屏中心在同一高度，使像成在光屏中央；蜡烛烧短，像向上移动。 遮住透镜一部分，仍能成完整像，只是像变暗；光屏上找不到像的几种情况：u≤f、三者中心不在同一高度、像距太大光具座不够长。 测焦距方法：平行光聚焦法，最小最亮光斑到透镜距离就是焦距。 2 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $