資源簡介

第五章 透鏡及其應用
第一節 透鏡
凸透鏡和凹透鏡
透鏡是利用光的折射原理制成的光學元件，由透明物質制成。
透鏡的分類：凸透鏡和凹透鏡
凸透鏡：中間厚、邊緣薄的透鏡
凹透鏡：中間薄、邊緣厚的透鏡
5、判斷凸透鏡和凹透鏡的方法：
（1）摸厚度：中間厚、邊緣薄是凸透鏡；中間薄、邊緣厚是凹透鏡。
（2）正對太陽光：能得到最小最亮的點的是凸透鏡；出現暗圈的是凹透鏡。
（3）通過透鏡看字：若放大是凸透鏡，若縮小是凹透鏡；
6.透鏡的兩個表面至少一個是球面的一部分。
7.薄透鏡：透鏡厚度遠小于球面的半徑，叫做薄透鏡，現在所學的凸透鏡和凹透鏡都是薄透鏡。
透鏡的四個概念
1.主光軸：通過兩個球面球心的直線叫主光軸，每個透鏡都有一條主光軸，如圖所示。
2.光心：主光軸上有個特殊的點，通過它的光線傳播方向不改變，這個點叫做透鏡的光心，如圖所示，用字母“O”表示，可以認為薄透鏡的光心就在透鏡的中心。
3.焦點：
（1）凸透鏡能使跟主光軸平行的光線會聚在主光軸上的一點，這一點叫凸透鏡的焦點。
（2）凹透鏡能使跟主光軸平行的光線通過凹透鏡后變得發散，且這些發散光線的反向延長線叫在主光軸上一點，叫作凹透鏡的焦點，這一點不是實際光線的會聚點，所以也叫凹透鏡的虛焦點。
（3）透鏡兩側各有一個焦點，且對稱，用字母“F”表示。
4.焦距：焦點到透鏡光心的距離叫焦距，透鏡兩側焦距相等，用字母“f”表示。
5.厚度與焦距：同種透鏡，透鏡越厚，透鏡的焦距越小，透鏡對光的會聚（發散）作用越強。
6.經過透鏡的光是折射光，是光的折射現象，光經過透鏡發生兩次折射。
透鏡對光的作用
1.凸透鏡：凸透鏡對光有會聚作用，凸透鏡又叫做會聚透鏡。
2.會聚作用：折射光比原入射光的延長線更靠近主光軸。
3.凹透鏡：凹透鏡對光有發散作用，凹透鏡又叫做發散透鏡。
4.發散作用：折射光比原入射光的延長線更遠離主光軸。
判斷透鏡“會聚”“發散”作用的簡單方法是將原光線延長，若通過透鏡后的光線相對于原光線的延長線向主光軸偏折，即會聚；向外偏折，即發散。
6.拓展：（1）會聚作用與會聚光線是不同的，會聚光線指的是能夠會聚成一點的光線，凸透鏡對所有光都起會聚作用，但會聚后的光線不一定相交。而且會聚作用是作用，會聚光線是光線也不同。
（2）發散作用與發散光線是不同的，發散光線指的是反向延長線能夠相交與一點的光線，凹透鏡對所有光都起發散作用，但發散后的光線不一定都散開。而且發散作用是作用，發散光線是光線也不同。
透鏡的三條特殊光（記）
凸透鏡 凹透鏡
1.過心不變 過光心的光線傳播方向不變
2.平行過焦 平行于主光軸的光線經過透鏡后過焦點 平行于主光軸的光線過透鏡后反向延長線過焦點
3.過焦平行 過焦點的光線過透鏡后平行于主光軸 延長線過焦點的光線經過透鏡后平行于主光軸
第二節 生活中的透鏡
照相機
1、主要構造
（1）鏡頭：相當于凸透鏡。
（2）膠片：相當于光屏。
（3）調節控制系統：
①取景窗：觀察所拍景物；
②光圈環：控制進入鏡頭的光的多少；
③快門：控制曝光時間。
④調焦環：調節鏡頭到膠片間的距離，即像距。
2、照相機成像特點
①照相機成倒立、縮小的實像。
②像距小于物距。
③像與物位于凸透鏡的異側。
3、照相機成像原理
原理：照相機是利用凸透鏡能成倒立、縮小的實像的原理工作的。照相機的鏡頭相當于一個凸透鏡，膠卷相當于光屏。
4、照相機的使用：若想使拍攝景物的像大一些，應使相機靠近物體，同時使鏡頭遠離膠片。
投影儀
1、主要構造
投影儀的鏡頭相當于一個凸透鏡，屏幕相當于光屏。
（1）鏡頭：凸透鏡，起成像作用。
（2）投影片：投影片上有文字或圖案，相當于用來成像的物體。
（3）螺紋透鏡：相當于凸透鏡，其作用是會聚光，用來增加投影片的亮度。
（4）光源：一般采用碘鎢燈，用來照亮投影片。
（5）凹面鏡：利用其對光的會聚作用，光源位于凹面鏡焦點，光線經凹面鏡反射，使照在投影片上的光增強。
（6）平面鏡：改變光路（改變光的傳播方向），使射向天花板的光能在屏幕上成像。
2、投影儀成像特點及原理
（1）投影儀成像特點：
①投影儀（或幻燈機）成倒立、放大的實像。
②像距大于物距。
③像與物位于凸透鏡的異側。
原理：投影儀、幻燈機的原理是利用凸透鏡能成倒立、放大的實像。
放大鏡
1、放大鏡成像特點及原理
（1）放大鏡成像特點：
①放大鏡成正立、放大的虛像。
②像與物體位于凸透鏡的同側。
（2）原理：放大鏡的原理是利用凸透鏡能使物體成正立、放大的虛像。
2、放大鏡的使用：讓放大鏡與物體之間的距離適當增大些，觀察到像變大一些；
3、照相機、投影儀和放大鏡的成像比較
第三節 凸透鏡成像規律
焦距、物距、像距
1.物距u：物體到凸透鏡光心的距離；
2.像距v：像到凸透鏡光心的距離；
3.焦距 f：焦點到凸透鏡光心的距離。
實驗：探究凸透鏡成像的規律
1、實驗器材：蠟燭、凸透鏡、光屏、火柴、光具座
2、凸透鏡成像規律表格
凸透鏡成像規律（靜態）（三個區間和兩個特殊點）
類型 物距u 像的性質 應用舉例
倒立或正立 放大或縮小 實像或虛像 同側或異側 像距v與焦距f的關系 像距v與物距u的關系
區間 u>2f 倒立 縮小 實像 異側 f特殊點 u=2f 倒立 等大 實像 異側 u=2f v=u 測焦距
區間 f2f v>u 投影儀
特殊點 u=f 不成像，光經過凸透鏡成平行光源 測焦距
區間 uu 放大鏡
3.凸透鏡成像特點口訣：
①一倍焦距分虛實，二倍焦距分大小。
②物近焦點像遠大；或實像時，物近像遠像變大；虛像時，物遠像遠像變大。
③實像倒立并異側，虛像正立且同側。
說明：（1）一倍焦距分虛實：u＝f是成實像和虛像、正立像和倒立像以及像物同側和異側的分界點。
（2） 二倍焦距分大小：u＝2f是像放大和縮小的分界點。成像特點：倒立、等大的實像。
（3）“物近焦點像遠大”：物體越靠近焦點，像距越大，同時像也越大。
①凸透鏡成實像時，“物近像遠像變大” 物體離凸透鏡由遠移近時，成的像逐漸變大，像離凸透鏡的距離也變大。
② 凸透鏡成虛像時，“物遠像遠像變大。”物體離凸透鏡由近移遠時，成的像逐漸變大，像離凸透鏡的距離也變大。
（5）“實像異側并倒立，虛像同側且正立”：對于一步成像的光現象，包括小孔成像、光的反射、平面鏡成像、光的折射、凸透鏡成像，都滿足實像必然倒立和異側，虛像必然是正立并且同側的。
（4）物距和像距關系： 像距大于物距時，成放大的實像（或虛像）；像距小于物距時，成倒立縮小的實像。
（6）物像移動同向：如果只考慮物體移動和像的移動，物體左移，像就左移；物體右移，像就右移。
5.探究凸透鏡成像的規律考點：
（1）實驗前，應把燭焰中心、光心、光屏中心調到同一高度，目的使像呈在光屏中心。（否則找不到像）
（2）找不到像的另一原因：
①物距小于或等于一倍焦距。
②像距過遠，像在光具座外，光屏移動不到。
③燭焰中心、光心、光屏中心不在同一高度上，成像在光屏的上方或者下方。
（3）實驗環境要求：為了使實驗現象更明顯，應在較暗的環境中進行實驗。
（4）測凸透鏡焦距的方法：①將凸透鏡正對太陽光，調節凸透鏡位置，使鏡后出現最小最亮的光斑，此時光斑到光心的距離即為焦距；
②調節蠟燭和光屏，呈倒立、等大的實像，且像距等于物距，此時蠟燭到光心的距離為二倍焦距。
（5）遮住凸透鏡一部分后，依然在光屏上成完整的像，只是會變暗些。
（6）光屏成清晰的像時，蠟燭與光屏位置對調，依然能成清晰的像；依據是：光路可逆。
（7）蠟燭變短后，像在光屏位置變高，此時應①將光屏上移；②將蠟燭上移；③將凸透鏡和光屏下移
（8）用LED燈替代蠟燭的好處：①成像更清晰、更穩定；②準確比較物與像的大小（換成帶方格的光屏）。
（9）凸透鏡有會聚作用，可使像變近；凹透鏡有發散作用，可使像變遠。
舉例：
光屏上成實像時，換一個焦距小的凸透鏡或者加一個凸透鏡，則像變近，光屏靠近凸透鏡移動，才能重新得到清晰的像。
光屏上成實像時，在蠟燭和凸透鏡之間加一個凹透鏡，則像變遠，光屏遠離凸透鏡才能重新得到清晰的像。
保持透鏡和光屏位置不變，將蠟燭右移，應在透鏡和蠟燭之間凸透鏡，才能在光屏上呈清晰的像。
6.凸透鏡成像規律作圖：（記）
① 大于二倍焦距（u>2f）
② 等于二倍焦距（u=2f）
③ 大于一倍焦距小于二倍焦距（f④ 等于一倍焦距（u=f）
⑤ 小于一倍焦距（u像距v和物距u圖像：這類圖像解題思路是找像距等于物距的點，該點即是特殊點u=2f的點。
第四節 眼睛和眼鏡
眼睛
1. 眼球的結構
2. 眼睛的視物原理
（1）視物原理：眼睛觀察物體時，物距大于2倍焦距，從而形成物體倒立、縮小的實像（同照相機）。
（2）正常眼睛的調節
看遠處物體：睫狀體放松，晶狀體變薄，對光的折射能力弱（焦距變遠）。
看近處物體：睫狀體收縮，晶狀體變厚，對光的折射能力強（焦距變近）。
遠處 近處
晶狀體變化特點：正常眼睛看近的物體晶狀體比較厚，看遠處的物體晶狀體比較薄
3. 遠點、近點和明視距離
①遠點：正常眼睛能看清的最遠地方叫遠點，正常眼睛能看清的最遠地方是無限遠。
②近點：正常眼睛能看清的最近地方叫近點，正常眼睛能看清的最近地方在大約10cm處。
③明視距離：正常眼睛觀察近處物體最清晰而又不疲勞的距離是大約25cm，這個距離叫做明視距離。
近視眼及其矯正
癥狀：能看清近處的物體，看不清遠處的物體。
成因：晶狀體太厚導致折光能力太強，或眼球前后方向太長。
矯正：凹透鏡
看遠處時：
遠視眼及其矯正
癥狀：能看清遠處的物體，看不清近處的物體。
成因：晶狀體太薄導致折光能力太弱，或眼球前后方向太短。
矯正：凸透鏡
看近處時：
眼鏡的度數
（1）透鏡的焦距f，單位為米；
（2）透鏡焦度：焦距的倒數，Φ=1/f，單位：m-1；
（3）鏡片的度數：透鏡焦度乘以角度，D=100Φ，單位：度；
（4）公式：透鏡的度數D=100Φ=100/f
（5）眼鏡度數的正負：遠視眼鏡（凸透鏡）的度數用正數表示，近視眼鏡（凹透鏡）的度數用負數表示。（填“正數”、“負數”）。

展開更多......

收起↑