第四章 神奇的透镜（知识清单）物理新教材沪科版八年级全一册

第四章 神奇的透镜 第一节 凸透镜与凹透镜 一、透镜 1. 凸透镜和凹透镜 凸透镜 凹透镜 （1）凸透镜：中间______、边缘______的透镜； （2）凹透镜：中间______，边缘______的透镜； （3）薄透镜：如果透镜的厚度远小于球面的______，这种透镜叫作薄透镜。 2. 主光轴和光心 （1）主光轴：通过透镜两个球面球心的直线叫主光轴。如图的点划线CC＇。 凸透镜的主光轴和光心 凹透镜的主光轴和光心 （2）光心：主光轴上有个特殊的点，通过这个点的光传播方向______，叫作透镜的光心O。 二、透镜对光的作用 1. 凸透镜对光有______作用，又叫会聚透镜。 凸透镜对光有会聚作用，不是指光经凸透镜后一定会聚在一点上，而是指光经凸透镜折射后，折射光线向主光轴偏折，如图所示。 甲 平行光束 乙 发散光束 丙 会聚光束 2. 凹透镜对光有______作用，又叫发散透镜。 凹透镜对光有发散作用，是指光经凹透镜折射后，折射光线偏离主光轴，经凹透镜折射后的光线也可能相交于一点，如图所示。 甲 平行光束 乙 发散光束 丙 会聚光束 三、焦点、焦距及三条特殊光线 1. 凸透镜的焦点和焦距 （1）焦点：凸透镜使跟主光轴平行的光会聚在______上的点，用F表示。 （2）焦距：焦点到凸透镜______的距离叫作焦距，用f表示。 （3）凸透镜有______个焦点，并且关于______对称。 （4）凸透镜焦距的意义：凸透镜表面的凸起程度决定了它的焦距的长短，凸透镜表面越凸，焦距越______，对光的会聚作用越______（选填“强”或“弱”）。 凸透镜的焦点和焦距 利用阳光测量凸透镜的焦距 （5）粗略测量凸透镜焦距的方法——平行光聚焦法 如图所示，将凸透镜正对着太阳光（可看成是平行光），再拿一张纸放在它的另一侧，来回移动，直到纸上的光斑最______、最______，测量这个光斑到凸透镜光心的距离，即为该凸透镜的焦距。 2. 凹透镜的焦点和焦距 （1）焦点：平行于主光轴的光线通过凹透镜后______，发散光线的反向延长线相交于主光轴上，该点叫凹透镜的______，它不是实际光线的会聚点。凹透镜有______个焦点，关于光心对称。 （2）焦距：焦点到凹透镜______的距离叫作焦距。凹透镜焦距的大小表示对光______能力的强弱，焦距越小，对光的发散能力越______（选填“强”或“弱”）。 凹透镜的焦点和焦距 3. 透镜的三条特殊光线 （1）凸透镜的三条特殊光线 ①通过凸透镜______的光线传播方向不发生改变，如图甲； ②平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过______，如图乙； ③经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于______，如图丙。 甲 乙 丙 （2）凹透镜的三条特殊光线： ①通过凹透镜______的光线传播方向不发生改变，如图甲； ②平行于主光轴的光线经凹透镜折射后发散，发散光线的__________________通过焦点，如图乙； ③射向凹透镜焦点的光线经凹透镜折射后平行于______射出，如图丙。 第二节 探究：凸透镜成像的规律 一、实验：探究凸透镜成像的规律 1. 相关概念 （1）物距u：物体到透镜______的距离，如图所示。 （2）像距v：______到透镜光心的距离，如图所示。 2. 实验器材与实验装置图 （1）实验器材：光具座、凸透镜（焦距已知）、发光体（F形LED光源或烛焰）、光屏。 （2）实验装置（见上图）。 3. 实验过程 （1）调节发光物体、凸透镜和光屏，使它们的中心高度相同，研究发光物体的成像情况。中心高度相同的目的是为了使发光物体的像成在光屏的中央。 （2）将凸透镜固定在光具座中间50cm刻度处，把发光物体放在较远处，移动光屏，使光屏上呈现清晰的实像。观察实像的大小和正倒，测出物距u和像距v，将数据和观察的结果填入下表（下面的实验也要同样记录）。 （3）把发光物体向凸透镜移近几厘米，放好后重复以上操作。 （4）继续向凸透镜移动发光物体并调整光屏的位置，重复以上操作，你总能在光屏上得到发光物体的像吗？当在光屏上看不到发光物体的像时，可以撤去光屏，从光屏一侧向凸透镜方向看去，观察发光物体的像。此时发光物体和它的像在什么位置？ 记录凸透镜的焦距f，把实验中得到的数据和观察的结果填入下表。 数据和观察结果记录表（凸透镜的焦距f= 10 cm） 实验 次数 物距 u/cm 像的性质 像距 v/cm 虚实 大小 正倒 1 30 实像 缩小 倒立 15 2 20 实像 等大 倒立 20 3 15 实像 放大 倒立 30 4 10 不成像 5 6 正立 放大 虚像 —— 4. 分析与论证 （1）焦点（u=f）是成虚像和实像的分界点，当物距大于焦距时，凸透镜成______像，当物距小于焦距时，凸透镜成______像。即一倍焦距内外分虚实。（均选填“实”或“虚”） （2）二倍焦距处是成放大和缩小像的分界点。当物距大于2倍焦距时，凸透镜成______的像，当物距小于2倍焦距时，凸透镜成______的像。没有缩小的虚像。（均选填“缩小”或“放大”） （3）凸透镜所成的实像都是异侧______，虚像都是同侧______。（均选填“正立”或“倒立”） （4）不论成实像还是虚像，成放大的像时必定像距______物距，成缩小的像时必定像距______物距。（均选填“大于”或“小于”） （5）成实像时，当物体从较远处向凸透镜靠近时（物距变小），像到凸透镜的距离（像距） 逐渐变______，像也逐渐变______。（均选填“大”或“小”） 当物体成虚像时，物体逐渐靠近透镜，像逐渐变______。（选填“大”或“小”） 5. 实验结论 （1）凸透镜成像的规律： 当物距大于2倍焦距时，凸透镜成______、______的______像； 当物距等于2倍焦距时，凸透镜成______、______的______像； 当物距小于2倍焦距、大于焦距时，凸透镜成______、______的______像； 当物距小于焦距时，凸透镜成______、______的______像。（以上均选填像的性质：“倒立”、“正立”、“放大”、“缩小”、“实”或“虚”） （2）记忆口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，物近（离焦点）像远像变大；虚像（与物）同侧正，实像异侧倒，像物相互跟着跑。 （3）表格总结： 物距u 像的性质 物与像 的位置 像距v 光屏能 否承接 u>2f 倒立 缩小 实像 异侧 2f>v>f 能 u＝2f 倒立 等大 实像 异侧 v＝2f 能 f<u<2f 倒立 放大 实像 异侧 v>2f 能 u＝f 不成像 u<f 正立 放大 虚像 同侧 |v|>u 不能 6. 交流讨论 （1）在做实验时, 无论怎样移动光屏, 都无法在光屏上观察到烛焰的像，可能原因有： ①烛焰、凸透镜、光屏的中心不在____________上； ②蜡烛的位置在透镜的____________以内； ③蜡烛的位置在透镜的______上。 （2）用卡片把透镜遮住一部分，光屏上得到烛焰的像性质不变，也是完整的，但亮度会变______些。 （3）蜡烛长度变短时，像在光屏上将会向上移动。调节方法：①将光屏向______移动；②将蜡烛向______移动；③将透镜和光屏向______调节。 二、利用凸透镜三条特殊光线分析凸透镜成像规律 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）当物距u>2f 时，成倒立、缩小的实像，此时像距f<v<2f；光路如图甲所示。 甲 乙 （2）当物距u=2f 时，成倒立、等大的实像，此时像距v=2f；光路如图乙所示。 （3）当物距f<u<2f时，成倒立、放大的实像，此时像距v>2f；光路如图丙所示。 丙 丁 （4）当物距u=f时，折射光为一束平行光，不能相交，反向延长线也不能相交，所以不能成像；光路如图丁所示。 （5）当物距u<f时，成正立、放大的虚像，此时像距v>u；光路如图所示。 第三节 神奇的“眼睛” 一、眼睛 1. 眼球的主要结构及各部分作用 眼球主要由玻璃体、______、______、瞳孔、角膜、______、视神经等组成。眼球好像一架照相机： （1）晶状体和角膜的共同作用相当于一个______； （2）视网膜相当于照相机的______； （3）睫状体可以改变晶状体的形状（改变焦距）； （4）瞳孔相当于照相机的光圈。 眼球的主要结构 眼睛的视物原理 2. 眼睛的视物原理 人的眼球好像一架______，眼睛观看物体时，物距大于2倍焦距，物体发出或反射的光进入人眼，经晶状体和角膜折射后，在视网膜上形成一个______、______的实像。视网膜上感光细胞受到光的刺激，视神经把这个信号传输给大脑，大脑将倒立图像处理后翻转过来，我们就看到了物体。 3. 眼睛的调节 （1）正常眼睛的调节：眼睛通过睫状体改变______的形状，从而改变晶状体的折光能力。 当我们看远处的物体时，睫状体放松，晶状体比较______（选填“厚”或“薄”），对光的偏折能力变小，远处物体射来的光（近似平行光）刚好会聚在视网膜上，人们就可以看清远处的物体。 当人们看近处的物体时，睫状体收缩，晶状体变______（选填“厚”或“薄”），对光的偏折能力变大，近处物体射来的光（非平行光）照样能会聚在视网膜上，人们就可以看清近处的物体。 （2）远点、近点和明视距离 ①远点：眼睛的调节是有限度的，当睫状体完全松驰时，晶状体表面弯曲程度最小，此时晶状体最扁，能够看清的最远的极限点叫作远点。正常眼睛的远点在______处。 ②近点：当睫状体看近处物体时，晶状体变得最凸，表面弯曲程度最大，此时能看清的最近的极限点叫作近点。正常眼睛的近点在大约______处。 ③明视距离：正常眼睛观察近处物体最清晰而又不疲劳的距离大约是______cm，该距离叫作明视距离。 二、近视眼及其矫正 1. 近视眼：如果长期不注意用眼卫生，睫状体疲劳过度，调节能力降低，会造成晶状体变厚，焦距变小，折光能力增强。这时像只能成在视网膜______方（选填“前”或“后”），而在视网膜上形成的是模糊不清的光斑，这样就形成了近视眼。 2. 近视眼的矫正：近视眼可以用凹透镜矫正，因为凹透镜能使光______。经矫正后，光会聚在视网膜上，就能得到清晰的像（见图乙）。 三、远视眼及其矫正 1. 远视眼：如果晶状体变薄，焦距变大，折光能力减弱，且睫状体不能自行调节，像成在视网膜______方（选填“前”或“后”）, 在视网膜上形成的也是模糊不清的光斑，这样就形成了远视眼。 2. 远视眼的矫正：远视眼可以用凸透镜矫正，因为凸透镜能使光______。经矫正后，光会聚在视网膜上，得到清晰的像。 四、眼镜的度数 1. 透镜焦度：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__________________叫做透镜焦度，用Φ表示。透镜焦度： 2. 眼镜度数 （1）眼镜片的度数，就是镜片的透镜焦度乘______的值。眼镜度数： （2）远视镜片的度数用______数表示，近视镜片的度数用______数表示。 五、望远镜 1.开普勒望远镜 望远镜示意图 望远镜成像光路图（开普勒望远镜） （1）望远镜的构造：望远镜由两组透镜组成，每组透镜相当于一个凸透镜。靠近被观察物体的凸透镜，焦距比较长，叫作______镜。靠近眼睛的凸透镜，焦距比较短，叫作______镜。 （2）望远镜的原理 ①物镜：相当于______的镜头，远处的物体AB通过物镜在焦点附近成______、______的实像A′B′，这个像处于目镜的____________以内。 ②目镜：相当于______镜，把物镜所成的像A′B′再放大一次，成______、______的虚像A"B"。两次成像，先______，后______。 2．视角 （1）视角的概念：从眼睛的中心向____________所引的两条直线的夹角。 （2）影响视角的因素 ①视角与____________有关。物体到眼睛的距离一定时，大物体的视角大，小物体的视角小。 ②视角与离物体______有关。物体大小一定时，看近处的物体，视角大，远处的物体视角小。 （3）望远镜对视角的放大 望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小，但它离我们的眼睛很近，再加上目镜的放大作用，视角就可以变得______。望远镜物镜的直径比我们眼睛的瞳孔大得多，这样它可以会聚更多的光，使得所成的像更加明亮，这一点在观测天空中的暗星时非常重要。现代天文望远镜都力求把物镜的口径加大，以便观测到更暗的星。 六、显微镜 （1）组成：物镜、目镜两组凸透镜； （2）物镜：，成______、______的______像； （3）目镜：，成______、______的______像； （4）特点：两次放大，最终成倒立、放大的虚像，用于观察微小物体。 拓展 生活中的透镜 一、照相机 1．照相机的主要结构及作用 （1）镜头：由一组透镜组成，相当于一个______，起到成像作用。 （2）快门：是控制感光元件（如胶片或图像传感器）曝光时间的装置，相当于相机的“眼睛开关”，通过开合来决定光线进入的时间长短。 （3）光圈：通过调节大小来控制进入相机的光线多少。 （4）调焦环：调焦环的作用是调整镜头与成像介质（如胶片或传感器）之间的距离，使不同距离的被摄物体在成像介质上形成清晰的像‌。 （5）胶片：是摄影的载体，相当于涂有感光材料的光屏。 照相机结构示意图 照相机原理示意图 2. 照相机的成像原理 照相机的镜头由一组透镜组成，它们组合在一起相当于一个凸透镜。来自物体（人或景物）上每一点的光经过胶片照相机的镜头后都在胶片上会聚成一点，所有会聚的点就形成了被照物体的像。物体到镜头的距离远远大于镜头的焦距，在胶片上得到______、______的______像（填像的性质）。 3. 照相机的成像特点 （1）照相机成缩小、倒立的实像。 （2）像距______物距（选填“大于”或“小于”）。 （3）像与物体位于凸透镜的______侧（选填“同”或“异”）。 （4）物距、像距及像的大小变化规律：物体离镜头越近，像越______，像距也变______；反之，物体离镜头越远，像越______，像距也变______。（均选填“小”或“大”）。 4．照相机的调节 为了使远近不同的景物在胶片上都能形成清晰的像，需要旋转镜头上的“调焦环”，调节镜头到胶片的距离。 拍摄远处景物时，镜头往后缩，离胶片______（选填“远”或“近”）一些，此时的像比较小。拍摄近处景物时，镜头往前伸，离胶片远一些，此时的像会变______（选填“大”或“小”）一些。 5. 自制模型照相机 （1）制作方法：用两个粗细相近的纸筒，使一个纸筒刚好能套入另一个，并能前后滑动（如图），将大纸筒的一端嵌上一个焦距为5～10cm的凸透镜，另一个纸筒的一端蒙上一层半透明纸，把两个纸筒套在一起，就做成了一个模型照相机。 （2）成像特点：模型照相机成的是______、______的______（填像的性质：“放大/缩小”、“倒立/正立”、“实像/虚像”）；物体离镜头越近，像越______，像离镜头越______。 6. 照相机的应用 （1）数码相机：用电荷耦合器件代替胶片，把光信号转换成电信号，记录物体的像。 （2）摄像机，摄像头，电子眼，扫码支付，刷脸识别等都是利用了照相机成像的特点。 二、投影仪 1.投影仪的主要构造及各部分的作用 由镜头、光源（灯泡）、聚光镜（凸透镜）、平面镜等组成（如下图所示）。 （1）镜头：是一个______，起成像作用。 （2）光源：是用来照亮投影片的。 （3）螺纹透镜：相当于凸透镜，其作用是会聚光，增加投影片的亮度。 （4）屏幕：相当于______，承接像。 （5）平面镜：改变光的传播______。 2. 投影仪的成像原理：投影仪（幻灯机）上的镜头相当于一个凸透镜，能成______、______的______（填像的性质：“放大/缩小”、“倒立/正立”、“实像/虚像”）。 3. 投影仪成像的特点 （1）投影仪成______、______的实像（填像的性质：“放大/缩小”、“倒立/正立”）。 （2）物距______像距（选填“大于”或“小于”）。 （3）像与物体位于凸透镜的______侧（选填“同”或“异”）。 4．投影仪的调节 （1）要使屏幕上的图像大些，胶片______镜头，同时投影仪______屏幕；要使屏幕上的像小些，胶片远离镜头，同时投影仪______屏幕（以上均选填“远离”或“靠近”）。 （2）为了在屏幕上成正立的像，要把胶片______（选填“倒放”或“正放”）。 三、放大镜 1. 放大镜的成像原理：是利用了凸透镜能成放大的______（虚/实）像这一原理。放大镜实际是一个短焦距的凸透镜。 放大镜成像示意图 2. 放大镜的成像特点 （1）放大镜成______、______的______像（填像的性质：“放大/缩小”、“倒立/正立”、“虚/实”）。 （2）像距______物距（选填“大于”或“小于”）。 （3）像与物体位于凸透镜的______（选填“同侧”或“异侧”）。 3. 放大镜的调节：使像变大时，让放大镜与物体之间的距离适当______些。使像变小时，让放大镜与物体之间的距离适当______些（选填“增大”或“减小”）。 4. 生活中的放大镜 （1）鱼缸：若鱼在鱼缸左侧，则右侧部分相当于______，看到的“鱼”比实际的大。 （2）小水滴：由于张力作用，形成半圆形，相当于______，看到的物体比实际的大。 （3）体温计的直管：体温计的直管做得很细，而且水银是银白色的，很难看清楚液柱的高度。把玻璃外壁做成三棱柱的样子，从侧面看过去，相当于______，起到放大的作用。 四、实像和虚像 1. 实像：由实际光会聚而成的像叫实像。实像______（选填“可用”或“不可用”）光屏承接，也可以用眼睛直接观察。例如照相机和投影仪所成的像是实像，小孔成的像也是实像。 2. 虚像：不是实际光会聚而成，是实际光线的反向延长线相交而成。虚像只能用眼睛观察，______（选填“可用”或“不可用”）光屏承接。例如放大镜所成的像是虚像，平面镜成的像也是虚像。 【本章核心实验全解】 实验一：测量凸透镜的焦距（平行光聚焦法） 1．实验目的：学习测量凸透镜焦距的方法，加深对焦点、焦距概念的理解。 2．实验原理：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上的一点，该点为凸透镜的焦点；焦点到光心的距离即为焦距。 3．实验器材：待测凸透镜、光屏、刻度尺、太阳光（或平行光源）。 4．实验步骤 （1）将凸透镜______太阳光，保证太阳光平行于凸透镜的主光轴入射。 （2）在凸透镜另一侧放置光屏，前后缓慢移动光屏，直到光屏上出现______、______的光斑，该光斑即为焦点。 （3）用刻度尺测出光斑到凸透镜光心的距离，即为该凸透镜的焦距 。 5．注意事项 （1）必须让凸透镜正对太阳光，若倾斜入射，光斑不在主光轴上，测量值会偏大。 （2）必须等到光斑最小最亮时再测量，偏前偏后都会导致测量误差。 6．高频考点 （1）测量方法名称：__________________。 （2）最小最亮光斑的意义：______________________________。 （3）误差分析：若光斑未调到最小就测量，焦距测量值______。 （4）其他测焦距方法：利用 时成__________________的特点，物距的一半即为焦距。 实验二：探究凸透镜成像的规律 1．实验目的：探究凸透镜成像的大小、正倒、虚实与物距的关系，总结凸透镜成像的普遍规律。 2．实验原理：光的折射；凸透镜对光线的会聚作用使物体发出的光经透镜折射后会聚成像。 3．实验器材：凸透镜（已知焦距）、光具座（带刻度尺）、蜡烛、光屏、火柴。 装置组装顺序：从左到右依次放置蜡烛、凸透镜、光屏；调节三者中心大致在同一高度。 4．核心实验步骤 （1）将蜡烛、凸透镜、光屏依次固定在光具座上，点燃蜡烛。 （2）调整烛焰、凸透镜、光屏的高度，使三者的中心大致在____________。 （3）将蜡烛放在2倍焦距以外（），移动光屏直到出现清晰的像，记录像的大小、正倒、虚实及物距、像距。 （4）将蜡烛移至2倍焦距处（），重复上述操作并记录。 （5）将蜡烛移至1倍焦距与2倍焦距之间（），重复操作并记录。 （6）将蜡烛移至焦点处（），观察成像情况。 （7）将蜡烛移至焦点以内（），观察光屏上是否能成像；撤去光屏，透过透镜直接观察像的特点并记录。 （8）多次改变物距重复实验，归纳得出普遍规律。 5．实验现象与结论 物距范围 像距范围 像的性质 应用实例 倒立、缩小、实像 照相机、太空授课水透镜 倒立、等大、实像 测量焦距 倒立、放大、实像 投影仪、幻灯机 —— 不成像，折射光线平行 探照灯 物像同侧 正立、放大、虚像 放大镜 6．高频考点设问 （1）调节三者中心在同一高度的目的：______________________________。 （2）光屏上找不到像的常见原因： ①烛焰、凸透镜、光屏中心不在同一高度，像成在光屏外； ②物距小于焦距，成虚像，虚像不能用光屏承接； ③物距太小，像距太大，光具座长度不足，光屏无法到达像的位置； ④蜡烛在焦点上，不成像。 （3）用不透明纸板挡住凸透镜一半，像的变化：像____________，但亮度变______；因为透镜每个部分都能折射光线成像，挡住一半后仍有另一半光线成像，只是通过的光线变少。 （4）蜡烛燃烧变短后像的移动规律：像会向上移动；调整方法：______________________________。 （5）多次实验的目的：__________________________________________。 （6）实像与虚像的分界点：______倍焦距处（），即"一倍焦距分虚实"。 （7）放大像与缩小像的分界点：______倍焦距处（），即"二倍焦距分大小"。 （8）物像互换规律：若保持透镜不动，将蜡烛和光屏位置互换，光屏上仍能成清晰的像，此时像的大小与原来相反（原缩小则互换后放大），依据是光路可逆。 7．常见故障与分析 （1）像始终成在光屏上方：烛焰位置偏______、凸透镜位置偏______或光屏位置偏______。 （2）无论怎么移动光屏，像都很模糊：物距小于______，成______像；或透镜焦距太______，光具座____________。 （3）成像模糊且光斑过大：光屏未在精确成像位置，需微调光屏直到像最清晰。 （4）像左右相反：凸透镜成的实像不仅上下颠倒，左右也______。 8．实验方法 （1）控制变量法：保持透镜焦距不变，只改变物距，研究成像性质的变化。 （2）归纳法：通过多组物距对应的成像特点，归纳总结出普遍成像规律。 9．拓展考向 （1）换用焦距更小的凸透镜：若保持蜡烛和透镜位置不变，换焦距更小的透镜，会聚能力变______，像距变______，像变______，光屏需向透镜方向移动才能再次成清晰的像。 （2）透镜前加近视眼镜：近视镜是______透镜，对光有______作用，像会______移，光屏需______透镜才能再次清晰。 （3）透镜前加远视眼镜：远视镜是______透镜，对光有______作用，像会______移，光屏需______透镜才能再次清晰。 【核心公式与必记常量】 一、核心公式 1．眼镜度数计算公式 公式： 物理量说明： （1）：透镜的焦距，计算时单位必须换算为米（m）。 （2）计算结果为眼镜镜片的度数，单位为"度"。 符号规则： （1）凸透镜（远视镜片、老花镜片）：度数为正值。 （2）凹透镜（近视镜片）：度数为负值。 规律延伸：焦距越短，透镜对光的折射能力越强，对应眼镜度数的绝对值越大。 考向：填空题、简单计算题，基础常考点，常结合视力矫正综合考查。 二、必记常量与核心结论 （一）透镜基础类 类别 核心内容 考频 备注 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 ★★★ 必考 会聚/发散是相对入射光线的偏折趋势，不是必须相交于一点 过光心光线规律 经过透镜光心的光线，传播方向保持不变 ★★ 常考 凸透镜、凹透镜均适用 焦距与折光能力 凸透镜的焦距越小，对光的会聚能力越强 ★★ 常考 透镜凸度越大，焦距通常越小，折光能力越强 焦点性质 凸透镜两侧各有一个实焦点；凹透镜两侧各有一个虚焦点 ★ 基础 同一透镜两侧焦距相等 （二）凸透镜成像规律类（核心必背） 1．分界点结论 （1）一倍焦距分虚实：物距大于焦距成实像，物距小于焦距成虚像；物距等于焦距时不成像。 （2）二倍焦距分大小：物距大于2倍焦距成缩小实像；物距在1~2倍焦距之间成放大实像；物距等于2倍焦距时成等大实像。 2．动态成像结论 （1）实像动态（）：物近像远像变大，物远像近像变小。 （2）虚像动态（）：物靠近透镜像变小，物远离透镜（仍在焦点内）像变大。 3．成像性质对应表 物距范围 像的性质 生活应用 考频 倒立、缩小、实像 照相机、太空授课水透镜 ★★★ 必考 倒立、等大、实像 测量凸透镜焦距 ★★ 常考 倒立、放大、实像 投影仪、幻灯机 ★★★ 必考 不成像，折射光线平行射出 制作探照灯 ★ 基础 正立、放大、虚像 放大镜 ★★★ 必考 （三）视力矫正类 视力类型 成像位置 矫正镜片 镜片作用 考频 近视眼 视网膜前方 凹透镜 对光有发散作用，使像后移到视网膜上 ★★★ 必考 远视眼（老花眼） 视网膜后方 凸透镜 对光有会聚作用，使像前移到视网膜上 ★★★ 必考 （四）光学仪器成像原理类 （1）照相机：镜头相当于凸透镜，成倒立、缩小的实像。 （2）投影仪：镜头相当于凸透镜，成倒立、放大的实像。 （2）放大镜：凸透镜，成正立、放大的虚像。 （4）显微镜：物镜成倒立放大实像，目镜成正立放大虚像，实现两次放大。 （5）望远镜：物镜成倒立缩小实像，目镜成正立放大虚像，通过增大视角看清远处物体。 速记口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；实像物近像远变大，近前凹、远后凸。 【高频题型解题方法总结】 题型一：透镜类型判断题 题型特点：给出透镜形状或光路示意图，判断透镜类型，核心考查对会聚、发散作用的理解，属于基础必得分题型。 解题两种方法 1．形状判断法（直观图题）：中间厚、边缘薄为凸透镜；中间薄、边缘厚为凹透镜。 2．光线偏折法（光路图核心方法）： （1）将入射光线沿原方向延长作为参照，若折射光线比入射光线更靠拢主光轴，说明透镜有会聚作用，为凸透镜； （2）若折射光线比入射光线更远离主光轴，说明透镜有发散作用，为凹透镜。 易错提醒：会聚≠光线一定会相交，发散≠光线一定不相交。会聚和发散是相对于入射光线的偏折趋势，而非最终是否交于一点。 题型二：透镜光路作图题 题型特点：补全入射光线或折射光线，凸透镜、凹透镜均有考查，分值约2-3分，要求作图规范。 解题核心：三条特殊光线对应法则 标准作图步骤 1．定要素：先确认主光轴、光心 、焦点 的位置。 2．对规律：判断入射光线类型，匹配对应的折射规律。 3．规范画：实际光线画实线并带箭头，反向延长线、辅助线画虚线，标注对应字母。 三条光线速记 入射光线 凸透镜折射规律 凹透镜折射规律 平行于主光轴 折射后过另一侧实焦点 折射后反向延长线过同侧虚焦点 正向延长线过焦点 折射后平行于主光轴 折射后平行于主光轴 过光心 传播方向不变 传播方向不变 易错提醒：凹透镜的虚焦点、反向延长线必须画虚线，禁止画成实线；光线箭头方向不能画反。 题型三：凸透镜成像规律基础应用题 题型特点：给出焦距和物距，判断成像性质；或给出成像性质，反推物距、焦距范围，是本章基础核心题型。 解题三步法 1．找焦距：从题干提取焦距 ，明确两个分界点：、。 2．定范围：确定物距 所在区间（ / / / / ）。 3．对性质：对应成像的大小、正倒、虚实，匹配对应的生活应用。 核心口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；实像倒立异侧，虚像正立同侧。 题型四：动态成像分析题 题型特点：通过物体移动、透镜移动、更换透镜、加装眼镜等场景，判断像的位置、大小变化，是本章核心拉分题型。 分类解题方法 1．物体移动类（基础） （1）成实像时（）：物近像远像变大，物远像近像变小； （2）成虚像时（）：物体靠近透镜像变小，物体远离透镜（仍在焦点内）像变大。 2．更换透镜类 （1）换焦距更小的凸透镜：会聚能力变强，像距变小，像变小，光屏需靠近透镜； （2）换焦距更大的凸透镜：会聚能力变弱，像距变大，像变大，光屏需远离透镜。 3．加装眼镜类（视力矫正拓展） （1）加近视镜（凹透镜，发散作用）：像会后移，光屏需远离透镜才能再次清晰； （2）加远视镜（凸透镜，会聚作用）：像会前移，光屏需靠近透镜才能再次清晰。 技巧点拨：实像场景中，物和像的移动方向始终相同，物向哪侧移，像就向哪侧移。 题型五：凸透镜成像实验探究题 题型特点：期中期末必考实验大题，分值约6-10分，考查操作规范、故障分析、结论归纳与拓展延伸。 高频设问答题模板 1．调节三者中心在同一高度的目的：使像成在光屏的中央。 2．光屏上找不到像的三大原因： （1）烛焰、透镜、光屏中心不在同一高度； （2）物距小于焦距，成虚像，无法用光屏承接； （3）物距太小，像距太大，光具座长度不足。 3．用不透明纸板挡住透镜一半：像仍然完整，只是亮度变暗。 4．蜡烛燃烧变短后像的变化：像向上移动；调整方法：蜡烛上移，或透镜下移，或光屏上移。 5．多次实验的目的：避免实验偶然性，得出普遍成像规律。 6．蜡烛与光屏互换位置仍能成像：依据光路可逆，互换后成像大小与原像相反（原缩小则互换后放大）。 解题技巧：先锁定焦距，再对应物距区间分析；故障排查按"装置高度→物距范围→器材长度"三步逐一排除。 题型六：视力矫正辨析题 题型特点：给出眼球成像示意图，判断近视/远视类型，选择对应的矫正镜片，是中考高频固定考点。 解题两步法 1．判类型：看像的位置，像成在视网膜前方→近视眼；像成在视网膜后方→远视眼。 2．选镜片：近前凹，远后凸；近视眼戴凹透镜（发散作用，使像后移），远视眼戴凸透镜（会聚作用，使像前移）。 易错提醒：老花眼属于远视眼，佩戴凸透镜；近视镜片度数为负值，远视镜片度数为正值。 题型七：光学仪器原理辨析题 题型特点：判断照相机、投影仪、放大镜、显微镜、望远镜的成像原理，区分物镜与目镜的作用。 分类速记 光学仪器 成像原理 像的性质 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 显微镜 物镜（投影仪原理）+ 目镜（放大镜原理） 两次放大，最终成倒立放大虚像 望远镜 物镜（照相机原理）+ 目镜（放大镜原理） 物镜成缩小实像，目镜放大，增大视角 易错提醒：望远镜没有把物体本身放大，是通过物镜将远处物体成缩小的实像拉近，再经目镜放大视角，使人感觉物体变近、变大。 本章解题速记口诀 透镜分凹凸，中厚会聚凸，中薄发散凹； 一倍分虚实，二倍分大小； 实像物近像远像变大，虚像物近像变小； 近视像前戴凹透，远视像后戴凸透； 照相缩小投影放，放大镜是正立虚。 学科网（北京）股份有限公司1或10 学科网（北京）股份有限公司 $ 第四章 神奇的透镜 第一节 凸透镜与凹透镜 一、透镜 1. 凸透镜和凹透镜 凸透镜 凹透镜 （1）凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜； （2）凹透镜：中间薄，边缘厚的透镜； （3）薄透镜：如果透镜的厚度远小于球面的半径，这种透镜叫作薄透镜。 2. 主光轴和光心 （1）主光轴：通过透镜两个球面球心的直线叫主光轴。如图的点划线CC＇。 凸透镜的主光轴和光心 凹透镜的主光轴和光心 （2）光心：主光轴上有个特殊的点，通过这个点的光传播方向不变，叫作透镜的光心O。 二、透镜对光的作用 1. 凸透镜对光有会聚作用，又叫会聚透镜。 凸透镜对光有会聚作用，不是指光经凸透镜后一定会聚在一点上，而是指光经凸透镜折射后，折射光线向主光轴偏折，如图所示。 甲 平行光束 乙 发散光束 丙 会聚光束 2. 凹透镜对光有发散作用，又叫发散透镜。 凹透镜对光有发散作用，是指光经凹透镜折射后，折射光线偏离主光轴，经凹透镜折射后的光线也可能相交于一点，如图所示。 甲 平行光束 乙 发散光束 丙 会聚光束 三、焦点、焦距及三条特殊光线 1. 凸透镜的焦点和焦距 （1）焦点：凸透镜使跟主光轴平行的光会聚在主光轴上的点，用F表示。 （2）焦距：焦点到凸透镜光心的距离叫作焦距，用f表示。 （3）凸透镜有2个焦点，并且关于光心对称。 （4）凸透镜焦距的意义：凸透镜表面的凸起程度决定了它的焦距的长短，凸透镜表面越凸，焦距越小，对光的会聚作用越强（选填“强”或“弱”）。 凸透镜的焦点和焦距 利用阳光测量凸透镜的焦距 （5）粗略测量凸透镜焦距的方法——平行光聚焦法 如图所示，将凸透镜正对着太阳光（可看成是平行光），再拿一张纸放在它的另一侧，来回移动，直到纸上的光斑最小、最亮，测量这个光斑到凸透镜光心的距离，即为该凸透镜的焦距。 2. 凹透镜的焦点和焦距 （1）焦点：平行于主光轴的光线通过凹透镜后发散，发散光线的反向延长线相交于主光轴上，该点叫凹透镜的焦点，它不是实际光线的会聚点。凹透镜有2个焦点，关于光心对称。 （2）焦距：焦点到凹透镜光心的距离叫作焦距。凹透镜焦距的大小表示对光发散能力的强弱，焦距越小，对光的发散能力越强（选填“强”或“弱”）。 凹透镜的焦点和焦距 3. 透镜的三条特殊光线 （1）凸透镜的三条特殊光线 ①通过凸透镜光心的光线传播方向不发生改变，如图甲； ②平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点，如图乙； ③经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴，如图丙。 甲 乙 丙 （2）凹透镜的三条特殊光线： ①通过凹透镜光心的光线传播方向不发生改变，如图甲； ②平行于主光轴的光线经凹透镜折射后发散，发散光线的反向延长线通过焦点，如图乙； ③射向凹透镜焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴射出，如图丙。 第二节 探究：凸透镜成像的规律 一、实验：探究凸透镜成像的规律 1. 相关概念 （1）物距u：物体到透镜光心的距离，如图所示。 （2）像距v：像到透镜光心的距离，如图所示。 2. 实验器材与实验装置图 （1）实验器材：光具座、凸透镜（焦距已知）、发光体（F形LED光源或烛焰）、光屏。 （2）实验装置（见上图）。 3. 实验过程 （1）调节发光物体、凸透镜和光屏，使它们的中心高度相同，研究发光物体的成像情况。中心高度相同的目的是为了使发光物体的像成在光屏的中央。 （2）将凸透镜固定在光具座中间50cm刻度处，把发光物体放在较远处，移动光屏，使光屏上呈现清晰的实像。观察实像的大小和正倒，测出物距u和像距v，将数据和观察的结果填入下表（下面的实验也要同样记录）。 （3）把发光物体向凸透镜移近几厘米，放好后重复以上操作。 （4）继续向凸透镜移动发光物体并调整光屏的位置，重复以上操作，你总能在光屏上得到发光物体的像吗？当在光屏上看不到发光物体的像时，可以撤去光屏，从光屏一侧向凸透镜方向看去，观察发光物体的像。此时发光物体和它的像在什么位置？ 记录凸透镜的焦距f，把实验中得到的数据和观察的结果填入下表。 数据和观察结果记录表（凸透镜的焦距f= 10 cm） 实验 次数 物距 u/cm 像的性质 像距 v/cm 虚实 大小 正倒 1 30 实像 缩小 倒立 15 2 20 实像 等大 倒立 20 3 15 实像 放大 倒立 30 4 10 不成像 5 6 正立 放大 虚像 —— 4. 分析与论证 （1）焦点（u=f）是成虚像和实像的分界点，当物距大于焦距时，凸透镜成实像，当物距小于焦距时，凸透镜成虚像。即一倍焦距内外分虚实。（均选填“实”或“虚”） （2）二倍焦距处是成放大和缩小像的分界点。当物距大于2倍焦距时，凸透镜成缩小的像，当物距小于2倍焦距时，凸透镜成放大的像。没有缩小的虚像。（均选填“缩小”或“放大”） （3）凸透镜所成的实像都是异侧倒立，虚像都是同侧正立。（均选填“正立”或“倒立”） （4）不论成实像还是虚像，成放大的像时必定像距大于物距，成缩小的像时必定像距小于物距。（均选填“大于”或“小于”） （5）成实像时，当物体从较远处向凸透镜靠近时（物距变小），像到凸透镜的距离（像距） 逐渐变大，像也逐渐变大。（均选填“大”或“小”） 当物体成虚像时，物体逐渐靠近透镜，像逐渐变小。（选填“大”或“小”） 5. 实验结论 （1）凸透镜成像的规律： 当物距大于2倍焦距时，凸透镜成倒立、缩小的实像； 当物距等于2倍焦距时，凸透镜成倒立、等大的实像； 当物距小于2倍焦距、大于焦距时，凸透镜成倒立、放大的实像； 当物距小于焦距时，凸透镜成正立、放大的虚像。（以上均选填像的性质：“倒立”、“正立”、“放大”、“缩小”、“实”或“虚”） （2）记忆口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，物近（离焦点）像远像变大；虚像（与物）同侧正，实像异侧倒，像物相互跟着跑。 （3）表格总结： 物距u 像的性质 物与像 的位置 像距v 光屏能 否承接 u>2f 倒立 缩小 实像 异侧 2f>v>f 能 u＝2f 倒立 等大 实像 异侧 v＝2f 能 f<u<2f 倒立 放大 实像 异侧 v>2f 能 u＝f 不成像 u<f 正立 放大 虚像 同侧 |v|>u 不能 6. 交流讨论 （1）在做实验时, 无论怎样移动光屏, 都无法在光屏上观察到烛焰的像，可能原因有： ①烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度上； ②蜡烛的位置在透镜的一倍焦距以内； ③蜡烛的位置在透镜的焦点上。 （2）用卡片把透镜遮住一部分，光屏上得到烛焰的像性质不变，也是完整的，但亮度会变暗些。 （3）蜡烛长度变短时，像在光屏上将会向上移动。调节方法：①将光屏向上移动；②将蜡烛向上移动；③将透镜和光屏向下调节. 二、利用凸透镜三条特殊光线分析凸透镜成像规律 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）当物距u>2f 时，成倒立、缩小的实像，此时像距f<v<2f；光路如图甲所示。 甲 乙 （2）当物距u=2f 时，成倒立、等大的实像，此时像距v=2f；光路如图乙所示。 （3）当物距f<u<2f时，成倒立、放大的实像，此时像距v>2f；光路如图丙所示。 丙 丁 （4）当物距u=f时，折射光为一束平行光，不能相交，反向延长线也不能相交，所以不能成像；光路如图丁所示。 （5）当物距u<f时，成正立、放大的虚像，此时像距v>u；光路如图所示。 第三节 神奇的“眼睛” 一、眼睛 1. 眼球的主要结构及各部分作用 眼球主要由玻璃体、晶状体、睫状体、瞳孔、角膜、视网膜、视神经等组成。眼球好像一架照相机： （1）晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜； （2）视网膜相当于照相机的胶片； （3）睫状体可以改变晶状体的形状（改变焦距）； （4）瞳孔相当于照相机的光圈。 眼球的主要结构 眼睛的视物原理 2. 眼睛的视物原理 人的眼球好像一架照相机，眼睛观看物体时，物距大于2倍焦距，物体发出或反射的光进入人眼，经晶状体和角膜折射后，在视网膜上形成一个倒立、缩小的实像。视网膜上感光细胞受到光的刺激，视神经把这个信号传输给大脑，大脑将倒立图像处理后翻转过来，我们就看到了物体。 3. 眼睛的调节 （1）正常眼睛的调节：眼睛通过睫状体改变晶状体的形状，从而改变晶状体的折光能力。 当我们看远处的物体时，睫状体放松，晶状体比较薄（选填“厚”或“薄”），对光的偏折能力变小，远处物体射来的光（近似平行光）刚好会聚在视网膜上，人们就可以看清远处的物体。 当人们看近处的物体时，睫状体收缩，晶状体变厚（选填“厚”或“薄”），对光的偏折能力变大，近处物体射来的光（非平行光）照样能会聚在视网膜上，人们就可以看清近处的物体。 （2）远点、近点和明视距离 ①远点：眼睛的调节是有限度的，当睫状体完全松驰时，晶状体表面弯曲程度最小，此时晶状体最扁，能够看清的最远的极限点叫作远点。正常眼睛的远点在无限远处。 ②近点：当睫状体看近处物体时，晶状体变得最凸，表面弯曲程度最大，此时能看清的最近的极限点叫作近点。正常眼睛的近点在大约10cm处。 ③明视距离：正常眼睛观察近处物体最清晰而又不疲劳的距离大约是25cm，该距离叫作明视距离。 二、近视眼及其矫正 1. 近视眼：如果长期不注意用眼卫生，睫状体疲劳过度，调节能力降低，会造成晶状体变厚，焦距变小，折光能力增强。这时像只能成在视网膜前方（选填“前”或“后”），而在视网膜上形成的是模糊不清的光斑，这样就形成了近视眼。 2. 近视眼的矫正：近视眼可以用凹透镜矫正，因为凹透镜能使光发散。经矫正后，光会聚在视网膜上，就能得到清晰的像（见图乙）。 三、远视眼及其矫正 1. 远视眼：如果晶状体变薄，焦距变大，折光能力减弱，且睫状体不能自行调节，像成在视网膜后方（选填“前”或“后”）, 在视网膜上形成的也是模糊不清的光斑，这样就形成了远视眼。 2. 远视眼的矫正：远视眼可以用凸透镜矫正，因为凸透镜能使光会聚。经矫正后，光会聚在视网膜上，得到清晰的像。 四、眼镜的度数 1. 透镜焦度：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做透镜焦度，用Φ表示。透镜焦度： 2. 眼镜度数 （1）眼镜片的度数，就是镜片的透镜焦度乘100的值。眼镜度数： （2）远视镜片的度数用正数表示，近视镜片的度数用负数表示。 五、望远镜 1.开普勒望远镜 望远镜示意图 望远镜成像光路图（开普勒望远镜） （1）望远镜的构造：望远镜由两组透镜组成，每组透镜相当于一个凸透镜。靠近被观察物体的凸透镜，焦距比较长，叫作物镜。靠近眼睛的凸透镜，焦距比较短，叫作目镜。 （2）望远镜的原理 ①物镜：相当于照相机的镜头，远处的物体AB通过物镜在焦点附近成倒立、缩小的实像A′B′，这个像处于目镜的1倍焦距以内。 ②目镜：相当于放大镜，把物镜所成的像A′B′再放大一次，成正立、放大的虚像A"B"。两次成像，先缩小，后放大。 2．视角 （1）视角的概念：从眼睛的中心向物体两端所引的两条直线的夹角。 （2）影响视角的因素 ①视角与物体大小有关。物体到眼睛的距离一定时，大物体的视角大，小物体的视角小。 ②视角与离物体远近有关。物体大小一定时，看近处的物体，视角大，远处的物体视角小。 （3）望远镜对视角的放大 望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小，但它离我们的眼睛很近，再加上目镜的放大作用，视角就可以变得很大。望远镜物镜的直径比我们眼睛的瞳孔大得多，这样它可以会聚更多的光，使得所成的像更加明亮，这一点在观测天空中的暗星时非常重要。现代天文望远镜都力求把物镜的口径加大，以便观测到更暗的星。 六、显微镜 （1）组成：物镜、目镜两组凸透镜； （2）物镜：，成倒立、放大的实像； （3）目镜：，成正立、放大的虚像； （4）特点：两次放大，最终成倒立、放大的虚像，用于观察微小物体。 拓展 生活中的透镜 一、照相机 1．照相机的主要结构及作用 （1）镜头：由一组透镜组成，相当于一个凸透镜，起到成像作用。 （2）快门：是控制感光元件（如胶片或图像传感器）曝光时间的装置，相当于相机的“眼睛开关”，通过开合来决定光线进入的时间长短。 （3）光圈：通过调节大小来控制进入相机的光线多少。 （4）调焦环：调焦环的作用是调整镜头与成像介质（如胶片或传感器）之间的距离，使不同距离的被摄物体在成像介质上形成清晰的像‌。 （5）胶片：是摄影的载体，相当于涂有感光材料的光屏。 照相机结构示意图 照相机原理示意图 2. 照相机的成像原理 照相机的镜头由一组透镜组成，它们组合在一起相当于一个凸透镜。来自物体（人或景物）上每一点的光经过胶片照相机的镜头后都在胶片上会聚成一点，所有会聚的点就形成了被照物体的像。物体到镜头的距离远远大于镜头的焦距，在胶片上得到倒立、缩小的实像（填像的性质）。 3. 照相机的成像特点 （1）照相机成缩小、倒立的实像。 （2）像距小于物距（选填“大于”或“小于”）。 （3）像与物体位于凸透镜的异侧（选填“同”或“异”）。 （4）物距、像距及像的大小变化规律：物体离镜头越近，像越大，像距也变大；反之，物体离镜头越远，像越小，像距也变小。（均选填“小”或“大”）。 4．照相机的调节 为了使远近不同的景物在胶片上都能形成清晰的像，需要旋转镜头上的“调焦环”，调节镜头到胶片的距离。 拍摄远处景物时，镜头往后缩，离胶片近（选填“远”或“近”）一些，此时的像比较小。拍摄近处景物时，镜头往前伸，离胶片远一些，此时的像会变大（选填“大”或“小”）一些。 5. 自制模型照相机 （1）制作方法：用两个粗细相近的纸筒，使一个纸筒刚好能套入另一个，并能前后滑动（如图），将大纸筒的一端嵌上一个焦距为5～10cm的凸透镜，另一个纸筒的一端蒙上一层半透明纸，把两个纸筒套在一起，就做成了一个模型照相机。 （2）成像特点：模型照相机成的是倒立、缩小的实像（填像的性质：“放大/缩小”、“倒立/正立”、“实像/虚像”）；物体离镜头越近，像越大，像离镜头越远。 6. 照相机的应用 （1）数码相机：用电荷耦合器件代替胶片，把光信号转换成电信号，记录物体的像。 （2）摄像机，摄像头，电子眼，扫码支付，刷脸识别等都是利用了照相机成像的特点。 二、投影仪 1.投影仪的主要构造及各部分的作用 由镜头、光源（灯泡）、聚光镜（凸透镜）、平面镜等组成（如下图所示）。 （1）镜头：是一个凸透镜，起成像作用。 （2）光源：是用来照亮投影片的。 （3）螺纹透镜：相当于凸透镜，其作用是会聚光，增加投影片的亮度。 （4）屏幕：相当于光屏，承接像。 （5）平面镜：改变光的传播方向。 2. 投影仪的成像原理：投影仪（幻灯机）上的镜头相当于一个凸透镜，能成放大、倒立的实像（填像的性质：“放大/缩小”、“倒立/正立”、“实像/虚像”）。 3. 投影仪成像的特点 （1）投影仪成放大、倒立的实像（填像的性质：“放大/缩小”、“倒立/正立”）。 （2）物距小于像距（选填“大于”或“小于”）。 （3）像与物体位于凸透镜的异侧（选填“同”或“异”）。 4．投影仪的调节 （1）要使屏幕上的图像大些，胶片靠近镜头，同时投影仪远离屏幕；要使屏幕上的像小些，胶片远离镜头，同时投影仪靠近屏幕（以上均选填“远离”或“靠近”）。 （2）为了在屏幕上成正立的像，要把胶片倒放（选填“倒放”或“正放”）。 三、放大镜 1. 放大镜的成像原理：是利用了凸透镜能成放大的虚（虚/实）像这一原理。放大镜实际是一个短焦距的凸透镜。 放大镜成像示意图 2. 放大镜的成像特点 （1）放大镜成放大、正立的虚像（填像的性质：“放大/缩小”、“倒立/正立”、“虚/实”）。 （2）像距大于物距（选填“大于”或“小于”）。 （3）像与物体位于凸透镜的同侧（选填“同侧”或“异侧”）。 3. 放大镜的调节：使像变大时，让放大镜与物体之间的距离适当增大些。使像变小时，让放大镜与物体之间的距离适当减小些（选填“增大”或“减小”）。 4. 生活中的放大镜 （1）鱼缸：若鱼在鱼缸左侧，则右侧部分相当于放大镜，看到的“鱼”比实际的大。 （2）小水滴：由于张力作用，形成半圆形，相当于放大镜，看到的物体比实际的大。 （3）体温计的直管：体温计的直管做得很细，而且水银是银白色的，很难看清楚液柱的高度。把玻璃外壁做成三棱柱的样子，从侧面看过去，相当于放大镜，起到放大的作用。 四、实像和虚像 1. 实像：由实际光会聚而成的像叫实像。实像可用（选填“可用”或“不可用”）光屏承接，也可以用眼睛直接观察。例如照相机和投影仪所成的像是实像，小孔成的像也是实像。 2. 虚像：不是实际光会聚而成，是实际光线的反向延长线相交而成。虚像只能用眼睛观察，不可用（选填“可用”或“不可用”）光屏承接。例如放大镜所成的像是虚像，平面镜成的像也是虚像。 【本章核心实验全解】 实验一：测量凸透镜的焦距（平行光聚焦法） 1．实验目的：学习测量凸透镜焦距的方法，加深对焦点、焦距概念的理解。 2．实验原理：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上的一点，该点为凸透镜的焦点；焦点到光心的距离即为焦距。 3．实验器材：待测凸透镜、光屏、刻度尺、太阳光（或平行光源）。 4．实验步骤 （1）将凸透镜正对太阳光，保证太阳光平行于凸透镜的主光轴入射。 （2）在凸透镜另一侧放置光屏，前后缓慢移动光屏，直到光屏上出现最小、最亮的光斑，该光斑即为焦点。 （3）用刻度尺测出光斑到凸透镜光心的距离，即为该凸透镜的焦距 。 5．注意事项 （1）必须让凸透镜正对太阳光，若倾斜入射，光斑不在主光轴上，测量值会偏大。 （2）必须等到光斑最小最亮时再测量，偏前偏后都会导致测量误差。 6．高频考点 （1）测量方法名称：平行光聚焦法。 （2）最小最亮光斑的意义：该点是凸透镜的焦点。 （3）误差分析：若光斑未调到最小就测量，焦距测量值偏大。 （4）其他测焦距方法：利用 时成等大倒立实像的特点，物距的一半即为焦距。 实验二：探究凸透镜成像的规律 1．实验目的：探究凸透镜成像的大小、正倒、虚实与物距的关系，总结凸透镜成像的普遍规律。 2．实验原理：光的折射；凸透镜对光线的会聚作用使物体发出的光经透镜折射后会聚成像。 3．实验器材：凸透镜（已知焦距）、光具座（带刻度尺）、蜡烛、光屏、火柴。 装置组装顺序：从左到右依次放置蜡烛、凸透镜、光屏；调节三者中心大致在同一高度。 4．核心实验步骤 （1）将蜡烛、凸透镜、光屏依次固定在光具座上，点燃蜡烛。 （2）调整烛焰、凸透镜、光屏的高度，使三者的中心大致在同一高度。 （3）将蜡烛放在2倍焦距以外（），移动光屏直到出现清晰的像，记录像的大小、正倒、虚实及物距、像距。 （4）将蜡烛移至2倍焦距处（），重复上述操作并记录。 （5）将蜡烛移至1倍焦距与2倍焦距之间（），重复操作并记录。 （6）将蜡烛移至焦点处（），观察成像情况。 （7）将蜡烛移至焦点以内（），观察光屏上是否能成像；撤去光屏，透过透镜直接观察像的特点并记录。 （8）多次改变物距重复实验，归纳得出普遍规律。 5．实验现象与结论 物距范围 像距范围 像的性质 应用实例 倒立、缩小、实像 照相机、太空授课水透镜 倒立、等大、实像 测量焦距 倒立、放大、实像 投影仪、幻灯机 —— 不成像，折射光线平行 探照灯 物像同侧 正立、放大、虚像 放大镜 6．高频考点设问 （1）调节三者中心在同一高度的目的：使像成在光屏的中央。 （2）光屏上找不到像的常见原因： ①烛焰、凸透镜、光屏中心不在同一高度，像成在光屏外； ②物距小于焦距，成虚像，虚像不能用光屏承接； ③物距太小，像距太大，光具座长度不足，光屏无法到达像的位置； ④蜡烛在焦点上，不成像。 （3）用不透明纸板挡住凸透镜一半，像的变化：像仍然完整，但亮度变暗；因为透镜每个部分都能折射光线成像，挡住一半后仍有另一半光线成像，只是通过的光线变少。 （4）蜡烛燃烧变短后像的移动规律：像会向上移动；调整方法：蜡烛向上移，或凸透镜向下移，或光屏向上移。 （5）多次实验的目的：避免实验偶然性，得出普遍成像规律。 （6）实像与虚像的分界点：1倍焦距处（），即"一倍焦距分虚实"。 （7）放大像与缩小像的分界点：2倍焦距处（），即"二倍焦距分大小"。 （8）物像互换规律：若保持透镜不动，将蜡烛和光屏位置互换，光屏上仍能成清晰的像，此时像的大小与原来相反（原缩小则互换后放大），依据是光路可逆。 7．常见故障与分析 （1）像始终成在光屏上方：烛焰位置偏低、凸透镜位置偏高或光屏位置偏低。 （2）无论怎么移动光屏，像都很模糊：物距小于焦距，成虚像；或透镜焦距太大，光具座长度不足。 （3）成像模糊且光斑过大：光屏未在精确成像位置，需微调光屏直到像最清晰。 （4）像左右相反：凸透镜成的实像不仅上下颠倒，左右也颠倒。 8．实验方法 （1）控制变量法：保持透镜焦距不变，只改变物距，研究成像性质的变化。 （2）归纳法：通过多组物距对应的成像特点，归纳总结出普遍成像规律。 9．拓展考向 （1）换用焦距更小的凸透镜：若保持蜡烛和透镜位置不变，换焦距更小的透镜，会聚能力变强，像距变小，像变小，光屏需向透镜方向移动才能再次成清晰的像。 （2）透镜前加近视眼镜：近视镜是凹透镜，对光有发散作用，像会后移，光屏需远离透镜才能再次清晰。 （3）透镜前加远视眼镜：远视镜是凸透镜，对光有会聚作用，像会前移，光屏需靠近透镜才能再次清晰。 【核心公式与必记常量】 一、核心公式 1．眼镜度数计算公式 公式： 物理量说明： （1）：透镜的焦距，计算时单位必须换算为米（m）。 （2）计算结果为眼镜镜片的度数，单位为"度"。 符号规则： （1）凸透镜（远视镜片、老花镜片）：度数为正值。 （2）凹透镜（近视镜片）：度数为负值。 规律延伸：焦距越短，透镜对光的折射能力越强，对应眼镜度数的绝对值越大。 考向：填空题、简单计算题，基础常考点，常结合视力矫正综合考查。 二、必记常量与核心结论 （一）透镜基础类 类别 核心内容 考频 备注 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 ★★★ 必考 会聚/发散是相对入射光线的偏折趋势，不是必须相交于一点 过光心光线规律 经过透镜光心的光线，传播方向保持不变 ★★ 常考 凸透镜、凹透镜均适用 焦距与折光能力 凸透镜的焦距越小，对光的会聚能力越强 ★★ 常考 透镜凸度越大，焦距通常越小，折光能力越强 焦点性质 凸透镜两侧各有一个实焦点；凹透镜两侧各有一个虚焦点 ★ 基础 同一透镜两侧焦距相等 （二）凸透镜成像规律类（核心必背） 1．分界点结论 （1）一倍焦距分虚实：物距大于焦距成实像，物距小于焦距成虚像；物距等于焦距时不成像。 （2）二倍焦距分大小：物距大于2倍焦距成缩小实像；物距在1~2倍焦距之间成放大实像；物距等于2倍焦距时成等大实像。 2．动态成像结论 （1）实像动态（）：物近像远像变大，物远像近像变小。 （2）虚像动态（）：物靠近透镜像变小，物远离透镜（仍在焦点内）像变大。 3．成像性质对应表 物距范围 像的性质 生活应用 考频 倒立、缩小、实像 照相机、太空授课水透镜 ★★★ 必考 倒立、等大、实像 测量凸透镜焦距 ★★ 常考 倒立、放大、实像 投影仪、幻灯机 ★★★ 必考 不成像，折射光线平行射出 制作探照灯 ★ 基础 正立、放大、虚像 放大镜 ★★★ 必考 （三）视力矫正类 视力类型 成像位置 矫正镜片 镜片作用 考频 近视眼 视网膜前方 凹透镜 对光有发散作用，使像后移到视网膜上 ★★★ 必考 远视眼（老花眼） 视网膜后方 凸透镜 对光有会聚作用，使像前移到视网膜上 ★★★ 必考 （四）光学仪器成像原理类 （1）照相机：镜头相当于凸透镜，成倒立、缩小的实像。 （2）投影仪：镜头相当于凸透镜，成倒立、放大的实像。 （2）放大镜：凸透镜，成正立、放大的虚像。 （4）显微镜：物镜成倒立放大实像，目镜成正立放大虚像，实现两次放大。 （5）望远镜：物镜成倒立缩小实像，目镜成正立放大虚像，通过增大视角看清远处物体。 速记口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；实像物近像远变大，近前凹、远后凸。 【高频题型解题方法总结】 题型一：透镜类型判断题 题型特点：给出透镜形状或光路示意图，判断透镜类型，核心考查对会聚、发散作用的理解，属于基础必得分题型。 解题两种方法 1．形状判断法（直观图题）：中间厚、边缘薄为凸透镜；中间薄、边缘厚为凹透镜。 2．光线偏折法（光路图核心方法）： （1）将入射光线沿原方向延长作为参照，若折射光线比入射光线更靠拢主光轴，说明透镜有会聚作用，为凸透镜； （2）若折射光线比入射光线更远离主光轴，说明透镜有发散作用，为凹透镜。 易错提醒：会聚≠光线一定会相交，发散≠光线一定不相交。会聚和发散是相对于入射光线的偏折趋势，而非最终是否交于一点。 题型二：透镜光路作图题 题型特点：补全入射光线或折射光线，凸透镜、凹透镜均有考查，分值约2-3分，要求作图规范。 解题核心：三条特殊光线对应法则 标准作图步骤 1．定要素：先确认主光轴、光心 、焦点 的位置。 2．对规律：判断入射光线类型，匹配对应的折射规律。 3．规范画：实际光线画实线并带箭头，反向延长线、辅助线画虚线，标注对应字母。 三条光线速记 入射光线 凸透镜折射规律 凹透镜折射规律 平行于主光轴 折射后过另一侧实焦点 折射后反向延长线过同侧虚焦点 正向延长线过焦点 折射后平行于主光轴 折射后平行于主光轴 过光心 传播方向不变 传播方向不变 易错提醒：凹透镜的虚焦点、反向延长线必须画虚线，禁止画成实线；光线箭头方向不能画反。 题型三：凸透镜成像规律基础应用题 题型特点：给出焦距和物距，判断成像性质；或给出成像性质，反推物距、焦距范围，是本章基础核心题型。 解题三步法 1．找焦距：从题干提取焦距 ，明确两个分界点：、。 2．定范围：确定物距 所在区间（ / / / / ）。 3．对性质：对应成像的大小、正倒、虚实，匹配对应的生活应用。 核心口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；实像倒立异侧，虚像正立同侧。 题型四：动态成像分析题 题型特点：通过物体移动、透镜移动、更换透镜、加装眼镜等场景，判断像的位置、大小变化，是本章核心拉分题型。 分类解题方法 1．物体移动类（基础） （1）成实像时（）：物近像远像变大，物远像近像变小； （2）成虚像时（）：物体靠近透镜像变小，物体远离透镜（仍在焦点内）像变大。 2．更换透镜类 （1）换焦距更小的凸透镜：会聚能力变强，像距变小，像变小，光屏需靠近透镜； （2）换焦距更大的凸透镜：会聚能力变弱，像距变大，像变大，光屏需远离透镜。 3．加装眼镜类（视力矫正拓展） （1）加近视镜（凹透镜，发散作用）：像会后移，光屏需远离透镜才能再次清晰； （2）加远视镜（凸透镜，会聚作用）：像会前移，光屏需靠近透镜才能再次清晰。 技巧点拨：实像场景中，物和像的移动方向始终相同，物向哪侧移，像就向哪侧移。 题型五：凸透镜成像实验探究题 题型特点：期中期末必考实验大题，分值约6-10分，考查操作规范、故障分析、结论归纳与拓展延伸。 高频设问答题模板 1．调节三者中心在同一高度的目的：使像成在光屏的中央。 2．光屏上找不到像的三大原因： （1）烛焰、透镜、光屏中心不在同一高度； （2）物距小于焦距，成虚像，无法用光屏承接； （3）物距太小，像距太大，光具座长度不足。 3．用不透明纸板挡住透镜一半：像仍然完整，只是亮度变暗。 4．蜡烛燃烧变短后像的变化：像向上移动；调整方法：蜡烛上移，或透镜下移，或光屏上移。 5．多次实验的目的：避免实验偶然性，得出普遍成像规律。 6．蜡烛与光屏互换位置仍能成像：依据光路可逆，互换后成像大小与原像相反（原缩小则互换后放大）。 解题技巧：先锁定焦距，再对应物距区间分析；故障排查按"装置高度→物距范围→器材长度"三步逐一排除。 题型六：视力矫正辨析题 题型特点：给出眼球成像示意图，判断近视/远视类型，选择对应的矫正镜片，是中考高频固定考点。 解题两步法 1．判类型：看像的位置，像成在视网膜前方→近视眼；像成在视网膜后方→远视眼。 2．选镜片：近前凹，远后凸；近视眼戴凹透镜（发散作用，使像后移），远视眼戴凸透镜（会聚作用，使像前移）。 易错提醒：老花眼属于远视眼，佩戴凸透镜；近视镜片度数为负值，远视镜片度数为正值。 题型七：光学仪器原理辨析题 题型特点：判断照相机、投影仪、放大镜、显微镜、望远镜的成像原理，区分物镜与目镜的作用。 分类速记 光学仪器 成像原理 像的性质 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 显微镜 物镜（投影仪原理）+ 目镜（放大镜原理） 两次放大，最终成倒立放大虚像 望远镜 物镜（照相机原理）+ 目镜（放大镜原理） 物镜成缩小实像，目镜放大，增大视角 易错提醒：望远镜没有把物体本身放大，是通过物镜将远处物体成缩小的实像拉近，再经目镜放大视角，使人感觉物体变近、变大。 本章解题速记口诀 透镜分凹凸，中厚会聚凸，中薄发散凹； 一倍分虚实，二倍分大小； 实像物近像远像变大，虚像物近像变小； 近视像前戴凹透，远视像后戴凸透； 照相缩小投影放，放大镜是正立虚。 学科网（北京）股份有限公司1或10 学科网（北京）股份有限公司 $