1、第四章 光的折射 透镜一、 光的折射光的折射现象内容 举例或说明折射的概念光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折的现象叫作光的折射当光从一种介质斜射入另一种介质时，光的传播方向一般会改变，光在进入另一种介质时，一部分发生折射进入新的介质，另一部分发生反射，在原介质中传播折射折射的两种情况（ 1）光从一种介质斜射入另一种介质；（ 2）光在密度不均匀的同种介质中传播，也会发生折射（ 1）光从水中斜射入空气中时会发生折射；（ 2）海市蜃楼的形成就是由于光在密度不均匀的同种介质中发生了折射一点入射光线 AO：照射到两介质分界面的光线与光的折射有关的几个概念三线折射光线 OC：光进入另一种介质
2、被折射后的光线光从空气斜射入水中法线 NN：过入射点 O且垂直于两介质分界面的直线两角入射角 ：入射光线与法线的夹角折射角 ：折射光线与法线的夹角知识解读（ 1）光发生折射的条件是光必须斜射入介质中，当光从一种介质垂直射入另一种介质时，传播方向不发生改变；（ 2）光的折射是在两种介质的分界面处发生的；（ 3）发生光的折射时，光在两种不同介质中传播速度不同巧记乐背光从一物进另物，同时发生反、折射 .斜线入水要折射，折线靠近于法线 .法线垂直于界面，折线入线分两边 .水中光线斜入空气，折线远离于法线 .例 1 （湖南怀化中考）图 4-1-1中列举的四个光现象中，属于光的折射现象的是（ ）A.屏幕上
3、的手影 B.山在水中的倒影C.花瓶在平面镜中的像 D.铅笔好像在水面处折断图 4-1-1D解析：手在屏幕上形成手影，是因为光在同种均匀介质中沿直线传播， A错误；平静的水面相当于平面镜，山在水中形成 “倒影 ”是平面镜成像的结果，平面镜成像属于光的反射， B错误；花瓶在平面镜中成像属于光的反射， C错误；根据光的折射规律可知，当光从空气斜射入水中或者其他介质中时，折射光线向法线方向偏折，所以将铅笔插入水中时出现了铅笔好像在水面处折断了的现象，如同插入水中的筷子向上弯折的道理一样， D正确 .答案： D光的折射是光从一种介质斜射入另一种介质时所发生的一种现象，它发生在两种介质的分界面处，并且在分
4、界面的两侧光线偏折程度不同 .探究光折射时的特点实验器材激光灯、水槽、水、玻璃砖、量角器和可折叠的光屏等实验步骤及分析(1）如右图所示，让一束光线从空气斜射入水中，观察光在空气和水中的轨迹，可观察到折射光线、入射光线和法线在同一平面内，折射光线向法线方向偏折，折射角小于入射角；光从空气斜射入玻璃中，折射角小于入射角（ 2）改变入射角的大小，观 察到折射角大小也随之变化 （入射角增大时，折射角也 增大入射角减小时，折射角 也减小）；（ 3）让一束光垂直射入空气与 水的界， 观察到光的传播方向不变；（ 4）换用玻璃砖，将上面的实验过程重复一次，得到的实验现象与在水中的实验现象相同；实验步骤及分析（
5、 5）让光线逆着 OB方向从水或玻璃斜射入空气中，可以看到进入空气中的折射光线逆着原入射光线AO的方向射出，即折射现象中光路是可逆的，此时折射角大于入射角实验结论光的折射规律：（ 1）折射光线与入射光线、法线在同一平面内 .（ 2）折射光线和入射光线分居法线两侧 .（ 3）折射角随着入射角的增大而增大，减小而减小实验结论（ 4）当光从空气斜射入其他透明介质中时，折射角小于入射角；当光从其他透明介质斜射入空气中时，折射角大于入射角 .（ 5）当光垂直射向介质表面时，传播方向不改变 .（ 6）在折射规律中光路是可逆的知识知识解读（ 1）在叙述光的折射规律时，要注意因果关系，入射决定了折射，应把折射
6、叙述在前面；（ 2）光垂直界面入射时，折射光线、入射光线和法线三线合一，折射角等于入射角等于 0光的折射和反射的异同点异同点 光的反射 光的折射相同点（ 1）光射到透明介质的分界面时，会同时发生反射现象和折射现象，它们分别遵循光的反射定律和折射规律；（ 2）反射光线（折射光线）与入射光线、法线在同一平面内；异同点 光的反射 光的折射相同点（ 3）反射光线（折射光线）与对应的入射光线分居法线的两侧；（ 4）反射角（折射角）随着入射角的增大而增大；（ 5）在光的反射和折射现象中，光路是可逆的不同点 光在两种介质的界面处返回原介质光在两种介质的界面处从一种介质进入另一种介质异同点 光的反射 光的折射
7、不同点方向 传播方向改变光斜射入时传播方向改变，垂直射入时传播方向不变角度 反射角等于入射角（ 1）光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角；（ 2）光从水或其他介质斜射入空气中时，折射角大于入射角；（ 3）光垂直射入两种介质的界面时，折射角等于入射角例 2（江苏盐城模拟）某同学在做 “探究光的折射特点 ”的实验，如图 4-1-2所示是光从空气斜射入水中时的光路图 .实验中发现，入射光线、折射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧 .通过实验还得到如下表所示的数据：入射角0 15 30 45 60反射角0 15 30 45 60折射角0 11 22.1 35.4
8、40.9折射反射（ 1）分析表中数据，可得出结论： 光从空气斜射到水面时，将同时发生 _和_现象 . 光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系：折射角随入射角的增大而 _（填 “增大 ”“不变 ”或 “减小 ”），且折射角 _（填 “大于 ”“等于 ”或 “小于 ”）入射角 .当光从空气垂直射到水面时，折射角大小等于 _.该同学根据上述实验中的发现和结论 总结出了光的折射特点 .（ ）分析表中数据，可得出结论： 光从空气斜射到水面时，将同时发生 和现象 光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系：折射角随入射角的增大而 （填 增大 不变或 减小 ），且折射角 （填 大于 等于 或小于
9、 ）入射角 当光从空气垂直射到水面时，折射角大小等于 该同学根据上述实验中的发现和结论 总结出了光的折射特点增大（ ）分析表中数据，可得出结论： 光从空气斜射到水面时，将同时发生 和现象 光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系：折射角随入射角的增大而 （填 增大 不变或 减小 ），且折射角 （填 大于 等于 或小于 ）入射角 当光从空气垂直射到水面时，折射角大小等于 该同学根据上述实验中的发现和结论 总结出了光的折射特点小于（ ）分析表中数据，可得出结论： 光从空气斜射到水面时，将同时发生 和现象 光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系：折射角随入射角的增大而 （填 增大 不变
10、或 减小 ），且折射角 （填 大于 等于 或小于 ）入射角 当光从空气垂直射到水面时，折射角大小等于 该同学根据上述实验中的发现和结论 总结出了光的折射特点0（ 2）若让激光沿 CO方向从水中射入空气，激光在空气中传播的光路是 _（填 “OA”或 “OB”）；激光经过水面反射时的反射角大小等于 _（填 “”“”或 “”） .解析：（ 1） 光从空气斜射到水面时，将同时发生反射和折射现象； 由表中数据可知，光从空气斜射到水面时，当入射角不断增大时，折射角也随之增大，故折射角随入射角的增大而增大，且折射角小于入射角 .当光从空气垂直射到水面时，折射角等于 0.（ 2）在光的折射现象中光路是可逆的，
11、若让激光沿 CO方向从水中射入空气，则激光在空气中的光路沿 OA方向；激光从水中斜射入空气中，反射角等于入射角，所以反射角大小等于 .OA折射现象的应用现象 内容 图示池水变浅如右图所示，从 A点射出的两条光线经折射后进入人眼，我们会觉得光好像是从 A点射入眼睛里的，因此我们会觉得池水变浅了现象 内容 图示海市蜃楼大气中的空气分布不均匀，远处物体射来的光穿过不均匀的空气时，发生了折射，折射光线进入人的眼睛，人由于错觉认为光是沿直线传播的，所以看到的实际上是物体的虚像，虚像的位置比实际位置高现象 内容 图示幻日高空中悬浮着许多形状规则的小冰晶，当太阳光经过它们时，会发生反射和折射，在特定的环境下
12、就会产生幻日现象现象 内容 图示钢笔“错位”光通过玻璃砖时发生两次折射：第一次是光从空气斜射入玻璃中，折射光线靠近法线偏折，折射角小于入射角；第二次是光从玻璃砖斜射入空气中，折射光线远离法线偏折，折射角大于入射角，所以看上去钢笔好像被分成了三段无论是从岸上看水中的景物，还是从水中看岸上的景物，看到的都不是真实的景物，而是景物反射出的光经过水面折射形成的虚像，虚像的位置都在真实景物的上方 .例 3 （江苏南通模拟）现有一个盛有适量水的透明玻璃杯和一支吸管 .小明同学将一支吸管斜插入盛有适量水的透明玻璃杯中，透过玻璃杯的侧面俯视水杯，可能看到的是图 4-1-3中的哪种情况（ ）D图 4-1-3解析
13、：本题从两个方面考虑：一是盛有水的透明玻璃杯起放大作用，看到水中吸管的像比实际吸管粗 .二是由于光的折射会出现错位现象，所以刚进入水中的吸管错位， A点的像应在 B点，如图 4-1-4甲所示 .玻璃杯底部的吸管， C点的像在 D点，如图 4-1-4乙所示 .所以，从侧面看到斜插入玻璃杯水中吸管的像如图 D所示 .故选 D.图 4-1-4用眼睛看物体时，是物体发出的光线进入我们的眼睛，不是眼睛发出的光线射向物体 .当吸管发出的光线从水中传播到空气中时，会发生折射现象，看起来就像是吸管被折断，还应注意水会起到放大的作用，所以在水中的吸管会变粗 .不能确定折射角和入射角例 4 （江苏泰州月考）如图
14、4-1-5所示为光由空气向玻璃传播的情况，由图可知，界面是 _ （填 “PQ”或 “MN”），它的 _（填 “左 ”“右 ”“上 或 “下 ”)侧是玻璃；折射光线 是 _,折射角是度 _；入射光线是 _，入射角是 _度 图 4-1-5MN不能确定折射角和入射角例 （江苏泰州月考）如图 所示为光由空气向玻璃传播的情况，由图可知，界面是（填 或 ），它的 （填左 右 上 或 下 侧是玻璃；折射光线是 折射角是度 ；入射光线是，入射角是 度右OB不能确定折射角和入射角例 （江苏泰州月考）如图 所示为光由空气向玻璃传播的情况，由图可知，界面是（填 或 ），它的 （填左 右 上 或 下 侧是玻璃；折射光
15、线是 折射角是度 ；入射光线是，入射角是 度30CO 60解析：由图可知， COP= AOP，故 MN是界面， PQ是法线，所以 CO是入射光线， OA是反射光线， OB为折射光线，入射角 COP=90-30=60，折射角 BOQ=30，即折射角小于入射角，故界面右侧为玻璃 . 答案： MN 右 OB 30 CO 60错解： MN 右 OB 60 OC 30注意：分析题中图，先确定谁是界面，谁是法线 .部分学生把入射角和折射角的概念搞混，误以为入射角是入射光线和界面的夹角，折射角是折射光线和界面的夹角导致出错 .题型一 光的折射现象例 5 （广西玉林中考）如图 4-1-6所示，渔夫叉鱼时，应瞄
16、准哪个方向才能叉到鱼（ ）A.看到的鱼的前方 B.看到的鱼的方向C.看到的鱼的上方 D.看到的鱼的下方图 4-1-6D思路导图人眼看到的鱼是鱼的虚像鱼的虚像的位置在真实鱼位置的上方应瞄准看到的鱼的下方叉鱼解析：叉鱼时将鱼叉对准看到的鱼，不能叉到鱼，这是因为从鱼身上发出的光由水中进入空气时，在水面处发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看去，就会觉得鱼变 浅了 .眼睛看到的是鱼的虚像，虚像位置在 真实鱼位置的上方，所以叉鱼时要瞄准看 到的鱼的下方，如图 4-1-7所示 .故选 D.答案： D 图 4-1-7第四章光的折射 透镜二、 透镜认识凸透镜和凹透镜内容 举例
17、及说明透镜的意义至少有一个外表面是球面的一部分的透明光学元件老花镜和近视镜的镜片都是透镜透镜的分类凸透镜中间厚、边缘薄凹透镜中间薄、边缘厚内容 举例及说明透镜的光心透镜主轴上有一个特殊的点，凡是通过该点的光线，其传播方向都不变，这一点叫光心，用 O表示透镜的主光轴透镜上通过两个球面球心的直线 (CC)叫作透镜的主光轴，简称主轴内容 举例及说明知识解读中间厚、边缘薄的透镜是凸透镜；中间薄、边缘厚的透镜是凹透镜凸透镜中间厚、边缘薄；凹透镜中间薄、边缘厚例 1 如图 4-2-1所示，属于凹透镜的是（ ）图 4-2-1解析：由图可知，中间比边缘厚的是 A、 C、 D选项中的透镜，所以它们是凸透镜 ;中
18、间比边缘薄的是 B选项中的透镜，所以它是凹透镜 .故选 B.答案： BB判断透镜是凸透镜还是凹透镜有多种方法： 摸一摸：中间厚、边缘薄的是凸透镜，反之为凹透镜； 看一看：对光有会聚作用的是凸透镜，对光有发散作用的是凹透镜； 用一用：能起放大作用的是凸透镜，否则是凹透镜 .透镜的焦点和焦距（ 1）焦点和焦距内容 图示及说明焦点凸透镜凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在一点，这个点为凸透镜的焦点，常用字母 F表示凸透镜的焦点是由实际光线会聚而成的，称为实焦点，一个凸透镜有两个实焦点（左、右侧各一个）内容 图示及说明焦点凹透镜凹透镜能使平行于主光轴的光发散，发散后的折射光线的反向延长线的交点为凹透镜的焦
19、点，常用字母 F表示凹透镜的焦点不是由实际光线会聚而成的，而是由折射光线的反向延长线会聚而成的，称为虚焦点，一个凹透镜有两个虚焦点（左、右侧各一个）内容 图示及说明焦距 焦点到光心的距离为焦距，常用字母 f表示一般情况下，两个面都是球面的透镜，我们可以认为左右两侧的焦距是相等的量测凸透镜焦距的方法（ 1）平行光聚焦法：让凸透镜正对着太阳光，拿一张白纸在它的另一侧来回移动，直到纸上的光斑最小最亮，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；内容 图示及说明测量凸透镜焦距的方法（ 2）平行光线法：将小灯泡与凸透镜光心放在同一高度上，来回调节两者之间的距离，直到在透镜另一侧得到一束平行光
20、，则小灯泡的位置即为该凸透镜的焦点位置，用刻度尺测出小灯泡到凸透镜光心的距离即为焦距知识解读 凸透镜的焦点为实焦点，凹透镜的焦点为虚焦点凸透镜的焦点和焦距 凹透镜的焦点和焦距平行光聚焦法（ 1）不同凸透镜的焦距不同，凸透镜的焦距决定了凸透镜对光的偏折程度，焦距越小，光通过凸透镜后的偏折程度越大 .（ 2）由光路可逆知，把光源放在凸透镜的焦点上，光源射向凸透镜的光经凸透镜折射后会变为平行光，因此利用凸透镜可产生平行光 .例 2 将凸透镜正对太阳光 ,其下方的纸上呈现一个并非最小的光斑 ,这时光斑到凸透镜光心的距离为 l.若凸透镜远离纸的过程中光斑一直变大 ,则该凸透镜的焦距（ ） A.一定小于
21、l B.一定等于 lC.一定大于 l D.可能小于 l，也可能大于 l图 4-2-2A解析：由于光斑到凸透镜的距离为 l时，即像距为 l时，纸上呈现一个并非最小的光斑，这个光斑可能是焦点之后的，也可能是焦点之前的，所以该凸透镜的焦距 fl；若凸透镜远离纸的过程中光斑一直变大，则说明凸透镜的焦点不在光斑之后，故焦点应在光斑之前，因此 f一定小于 l，故 B、 C、 D错误， A正确 .答案： A（ 2）过透镜的三条特殊光线内容 项目 种类入射光线 折射光线 图示凸透镜平行于主光轴经过另一侧的实焦点经过焦点或从焦点发出平行于主光轴内容 项目种类入射光线 折射光线 图示凸透镜经过光心 传播方向不变凹
22、透镜平行于主光轴反向延长线经过入射光线同侧的虚焦点内容 项目种类入射光线 折射光线 图示凹透镜 延长线经过凹透镜另一侧的焦点平行于主光轴经过光心 传播方向不变内容 项目种类入射光线 折射光线 图示知识解读（ 1）经过透镜光心的光线传播方向不变；（ 2）平行于凸（或凹）透镜主光轴的光线，其折射光线（或折射光线的反向延长线）会聚于焦点；（ 3）经过（或射向）透镜焦点的光线，其折射光线平行于透镜主光轴例 3 （陕西蓝田模拟）画出图 4-2-3中所给光线的折射光线或入射光线 .三条特殊光线的光路图 4-2-3解析：如题图所示， A中根据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，过
23、光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变作出对应的折射光线； B中根据平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点作出折射光线； C中根据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作出入射光线； D中根据过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴，过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变作出对应的入射光线 .如图 4-2-4所示 .答案：如图 4-2-4所示图 4-2-4凹透镜三条特殊光线为 “延长线过另一侧焦点的光线、平行于主光轴的光线、过光心的光线 ”，凸透镜的三条特殊光线为 “通过焦点的光线、平行于主光轴的光线、过光心的光线 ”，依据它们各自对应的关系便可画出入射光线或者折射光
24、线 .透镜对光的作用凸透镜 凹透镜作用 对光有会聚作用 对光有发散作用图示实质透镜对光的作用是由光通过它两侧的表面时发生两次折射造成的， 如右图所示，光偏向透镜的底面凸透镜 凹透镜知识解读（ 1）凸透镜和凹透镜都可近似看成是玻璃三棱镜和玻璃块的组合；（ 2）凸透镜对光有会聚作用，凸透镜又被称为会聚透镜；（ 3）凹透镜对光有发散作用，凹透镜又被称为发散透镜图 4-2-5例 4 （江苏淮安模拟）如图 4-2-5所示，凸透镜和凹透镜的分割表明，两者都可以看成是由一些 _的棱镜组成；由于其组合方式的不同，导致平行光线通过凸透镜后将会 _，通过凹透镜后将会 _.形状相似会聚一点 发散开来解析：凸透镜和凹
25、透镜的分割表明，两者都可以看成是由一些形状相似的棱镜组成 .凸透镜对光有会聚作用，凸透镜能使会聚的光线提前会聚，能使平行光线会聚成点，能使发散的光线会聚成平行光或变为光路窄的光路，所以凸透镜又被称为会聚透镜 .凹透镜对光有发散作用，能使平行光线发散，能使发散的光线光路更宽，所以凹透镜又被称为发散透镜 .答案：形状相似 会聚一点 发散开来解题时要正确理解会聚和发散的含义，会聚是指折射光线相对于入射光线而言更加靠近主光轴，发散是指折射光线相对于入射光线而言更远离主光轴 .不能正确区分会聚与发散例 5 （陕西延安期末）如图 4-2-6所示方框内各放置一个透镜，远处发出的两束光通过透镜前后的方向，则以
26、下判断中正确的是（ ）A.a为凸透镜 ,b为凹透镜 B.a、 b都为凸透镜 C.a为凹透镜， b为凸透镜 D.a、 b都为凹透镜 图 4-2-6D解析：由于凹透镜对光有发散作用，所以两个图中都是凹透镜 .故选 D.答案： D 错解： A注意：本题考查了透镜对光的折射作用 .注意凹透镜对光的发散作用是与光原来的传播方向相比较而言的， a图中光的会聚点比原来光的会聚点更远离透镜，故 a图中的透镜对光起发散作用 .题型一 凸透镜和凹透镜例 6 （山西临汾月考）如图 4-2-7所示的 4个透镜中，属于凸透镜的有（ ）图 4-2-7A.1个 B.2个 C.3个 D.4个C解析：甲透镜中间比边缘厚，所以甲
27、是凸透镜；乙透镜中间比边缘薄，所以乙是凹透镜；丙透镜中间比边缘厚，所以丙是凸透镜；丁透镜中间比边缘厚，所以丙是凸透镜 .综合所述，属于凸透镜的有 3个 ,故选 C.答案： C第四章三 、 凸透镜成像的规律探究凸透镜成像的规律内容提出问题 凸透镜成像的大小与什么因素有关呢猜想与假设凸透镜成像的大小可能与凸透镜的焦点、焦距有关，与物体到凸透镜的距离有关实验器材 带刻度尺的光具座一套、蜡烛、凸透镜、光屏、火柴实验装置实验步骤（ 1）在光具座上从左至右，依次安装蜡烛、凸透镜、光屏，使它们的中心大致在同一高度上（三心同高）；（ 2）把蜡烛放在物距大于凸透镜二倍焦距的位置，即 u 2f，调整光屏到透镜的距
28、离，直至在光屏上呈现蜡烛清晰的像为止，观察像的大小、正倒，并测出物距和像距；实验步骤（ 3）把蜡烛向凸透镜移近一些（ u 2f），重复以上操作；（ 4）继续把蜡烛向凸透镜靠近（ f u 2f），重复两次，两次距离不同；（ 5）把蜡烛放在焦点位置，观察成像情况；（ 6）继续把蜡烛靠近凸透镜（ u f），注意观察怎样才能得到蜡烛的像，像的位置如何实验记录实验中烛焰、光屏、凸透镜三者的中心一定要在同一高度 .u2f,成倒立、缩小的实像， f2fuu u=f,不成像知识解读（ 1）实验前，调节烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，目的是使烛焰的像能成在光屏中央；（ 2）在同一个物距范围内取两组以上的
29、物距探究凸透镜成像的规律是为了排除偶然因素；知识解读（ 3）在探究物距满足 f u 2f的成像情况时，物体不能太靠近焦点，否则像离透镜太远，像太大，光屏可能无法接收（ 1）不要将 “放大的像 ”和 “像变大 ”混淆：放大的像指所成像的大小比物体的大小要大；像变大指物体到凸透镜的距离发生变化时，像相对于原来的像变大 .像变大不等同于所成的像是放大的，如物距从大于二倍焦距减小到等于二倍焦距的过程中，所成的像是缩小的，但像是逐渐变大的 .（ 2）实验过程中无论怎样移动光屏，光屏上也不能呈现烛焰的像的原因： 若烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度上，光屏上可能得不到烛焰的像，而像会在光屏的上方或下
30、方； 若烛焰位于凸透镜的一倍焦距之内，烛焰通过凸透镜在同一侧成虚像，虚像不能呈现在光屏上； 若烛焰位于凸透镜的焦点处，烛焰发出的光经过凸透镜折射后，平行射出，无法相交，不能成像； 若烛焰在凸透镜的一倍焦距以外，但靠近焦点时，所成的像是被放大许多倍的实像，但像距较大，在实验距离范围内可能接收不到这个像 .例 1 （贵州安顺中考）在 “探究凸透镜成像规律 ”的实验中：（ 1）将蜡烛、凸透镜、光屏依次摆在光具座上，为了使蜡烛的像成在光屏中央，应使蜡烛、凸透镜和光屏的中心大致在 _.（ 2）按要求进行观察和测量，并将观测情况记录在表中（透镜焦距 f=10 cm） .同一高度上 根据表中信息，判断：当物
31、距 u=25 cm时，成倒立 _、的实像； 根据折射现象中光路是 _的，得出第 4次实验的像距v= _cm； 第 5次实验，要观察到正立、放大的虚像，眼睛应与蜡烛在凸透镜的 _（填 “同 ”或 “异 ”）侧； 通过对实验数据的分析可得出， _倍焦距处是放大与缩小的实像的分界点 .解析：（ 1）在做实验的过程中，调整凸透镜和光屏的高度，使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度上，是为了使烛焰的像成在光屏的中央 .缩小可逆30异二（ 2） 由题意可知， f=10 cm，当物距 u=25 cm时，物距 u 2f，根据凸透镜成像的规律可知，此时成倒立、缩小的实像 . 由第 1组数据可知，物距为 3
32、0 cm时，像距为 15 cm，根据折射现象中光路可逆可知，当物距为 15 cm时，像距为 30 cm. 虚像与蜡烛在凸透镜同侧，所以要观察虚像，眼睛应与蜡烛在凸透镜的异侧 . 由表中数据可知，当物距等于 20 cm时，成等大的实像；当物距大于 20 cm时，成缩小的实像；当物距小于 20 cm时，成放大的实像 .由此可知， 20 cm=2f处是成放大与缩小实像的分界点 .答案：（ 1）同一高度上 （ 2） 缩小 可逆 30 异 二凸透镜成像的规律及其应用内容 图示及说明凸透镜成像的规律内容 图示及说明凸透镜成像规律的应用投影仪：当 2fuf时，成倒立、放大的实像， v2f照相机：当 u2f时
33、，成倒立、缩小的实像， f v 2f电影放映机：当 2fuf时，成倒立、放大的实像， v2f内容 图示及说明知识解读（ 1）一倍焦距分虚实；二倍焦距分大小 .像的正、倒以一倍焦距为分界点 .（ 2） u=f,不成像； u=2f,成等大的像 .（ 3）凸透镜成像中，实像都是倒立的，物像异侧；虚像都是正立的，物像同侧方法技巧 ：使用照相机时，要让胶片上的像大一些，根据凸透镜成实像时， “物近像远像变大 ”的规律可知，镜头应离被照物体近一些，胶片要远离镜头一些（即镜头前伸，暗箱拉长）；使用投影仪时，要使屏幕上的像小一些，根据凸透镜成实像时， “物远像近像变小 ”的规律可知，投影片应离镜头远一些，屏幕
34、应离镜头近一些 .例 2 （山东淄博月考）投影仪是教学时常用的仪器，物体发出的光线经过投影仪的凸透镜和平面镜后，可在屏上成一个清晰的像，一位教师在使用投影仪时，发现屏幕上的画面太小，则正确的调节方法是（ ）CA.减小凸透镜到物体间的距离，并减小投影仪与屏幕间的距离B.增大凸透镜到物体间的距离，并减小投影仪与屏幕间的距离C.减小凸透镜到物体间的距离，并增大投影仪与屏幕间的距离D.增大凸透镜到物体间的距离，并增大投影仪与屏幕间的距离解析：凸透镜成实像时，减小物距，增大像距，通常根据 “物近像远像变大 ”来调节，即减小透镜到投影片的距离，增大投影仪与屏幕间的距离，才能将屏幕上较小的画面变大 .故选
35、C.答案： C对凸透镜成像中遮挡问题理解不清例 3 （甘肃白银期中）在探究凸透镜成像的实验中，光屏上有一个清晰的烛焰像，若用一张硬纸板遮住凸透镜上面的一半镜面，则光屏上像的变化情况是（ ）A.屏上的像消失B.像变得模糊不清，需要重新调节光屏的位置C.光屏上只有一半烛焰的像D.光屏上仍有完整的像，只是亮度减弱D解析：遮住凸透镜的上半部，烛焰上射向凸透镜下半部的任意一点，经凸透镜折射后，依然能会聚成像，像的大小不发生变化，但折射光线减少，会聚成的像变暗 .故选 D.答案： D错解： C注意：误认为凸透镜被硬纸板挡住一半，只能透过一半光线，成一半的像而错选 C；凸透镜被打掉或遮挡一部分后，剩余部分仍
36、符合凸透镜的结构特征，因此成像性质不变 .对凸透镜成像特征的判断例 4 （山西临汾月考）在探究 “凸透镜成像规律 ”的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏在光具座上的位置如图 4-3-1所示，此时在光屏上得到烛焰清晰的像；若保持透镜位置不动，将蜡烛移到光具座的 40 cm刻线处，对于此时像的性质判断正确的是（ ）图 4-3-1A.一定是放大的像 B.一定是缩小的像C.一定是等大的像 D.一定不成像A解析：由图可知，物距 u=50 cm-30 cm=20 cm，像距 v=65 cm-50 cm=15 cm，物距大于像距，成倒立、缩小的实像 .由于此时物距大于二倍焦距，像距处于一倍和二倍焦距之间，则有如下关
37、系式： 20 cm 2f， f 15 cm 2f，解得 7.5 cm f 10 cm.将蜡烛移到光具座的 40 cm刻线处时，物距u=50 cm-40 cm=10 cm，处于一倍和二倍焦距之间，成倒立、放大的实像 .故选 A.答案： A错解： B或 C或 D注意：部分同学不能熟记凸透镜成像规律，分析不出物距和像距的大小关系，得不出焦距的大小范围，不知此时成像的特点，导致错选 B或 C；部分同学根据以往解题习惯，误认为凸透镜焦距是 10 cm，当将蜡烛移到光具座的 40 cm刻线处时，认为此时物距等于焦距，不成像，错选 D.题型一 探究凸透镜成像的规律例 5 （天津蓟县月考）在 “探究凸透镜成像
38、规律 ”的实验中：图 4-3-2（ 1）首先要把烛焰、凸透镜、光屏放在同一直线上，并调整三者的中心大致在 _，烛焰的像才能呈现在光屏的中央 .（ 2）该凸透镜的焦距为 10 cm，把烛焰由如图 4-3-2所示的位置向凸透镜靠近 5 cm，则需将光屏向 _（填 “左”或 “右 ”）移动到适当的位置，光屏上才能得到烛焰清晰的倒立、 _（填 “放大 ”或 “缩小 ”）的实像 .同一高度右放大解析：（ 1）调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度，是为了使像呈现在光屏的中央 .（ 2）点燃的蜡烛在 30 cm处，凸透镜在 50 cm处，将蜡烛向凸透镜靠近 5 cm，则蜡烛到凸透镜的距离为 50
39、cm-30 cm-5 cm=15 cm，凸透镜的焦距为 10 cm，物距大于一倍焦距小于二倍焦距，此时成倒立、放大的实像，像在二倍焦距以外，即 v 2f=20 cm，故光屏需向右移动 .答案：（ 1）同一高度（ 2）右 放大题型二 凸透镜成像的规律及其应用角度 a 凸透镜成像的规律例 6 在 “探究凸透镜成像规律 ”的实验中，将点燃的蜡烛放在凸透镜前 30 cm处时，在凸透镜另一侧的光屏上得到烛焰清晰放大的像 .若把蜡烛从原来的位置向靠近凸透镜的方向移动 20 cm，则此时烛焰经该凸透镜所成的像是（ ）A.放大的虚像 B.等大的虚像C.缩小的实像 D.缩小的虚像A解析：由题可知，将点燃的蜡烛放
40、在凸透镜前 30 cm处（即 u=30 cm） ,在凸透镜另一侧的光屏上得到烛焰清晰放大的像，表明此时 f u 2f，即 f 30 cm 2f，则此凸透镜的焦距 30 cm f 15 cm；把蜡烛从原来的位置向靠近凸透镜的方向移动 20 cm，则此时物距 u=30 cm-20 cm=10 cm f，根据凸透镜成像规律可知，此时所成的像是正立、放大的虚像 .故选 A.答案： A角度 b 凸透镜成像规律的应用例 7 （江苏扬州中考）人脸识别门禁一体机是通过摄像机镜头来捕捉人脸信息的 .如图 4-3-3所示 ,该摄像机镜头相当于_透镜，它的成像与 _（填 “照相机 ”“投影仪 ”或 “放大镜 ”）相
41、似，所成的是 _（填 “放大 ”“缩小 ”或 “等大 ”）的实像，已知镜头焦距为 f,人脸到镜头的距离应大于 _.要使屏幕上的像大些，人应离镜头 _（填 “远 ”或 “近 ”）些 .凸 照相机缩小2f近图 4-3-3解析：摄像机的镜头相当于凸透镜，它的成像原理与照相机的相同，已知镜头焦距为 f,则当人脸到凸透镜的距离大于 2f时，成倒立、缩小的实像；同时当人靠近镜头时，物距变小，故像距应该变大，同时像变大 .答案：凸 照相机 缩小 2f 近题型三 确定物距或像距的范围例 8 （重庆万州模拟）将一物体放在距凸透镜 20 cm处，在光屏上得到一个等大的像，若用此凸透镜来观察邮票上较小的图案，则邮票
42、到凸透镜的距离应（ ）A.小于 10 cmB.大于 10 cmC.大于 20 cmD.在 10 cm和 20 cm之间A第四章 光的折射 透镜四 、照相机与眼球 视力的矫正照相机内容 图示及说明成像原理照相机是利用凸透镜成缩小实像的原理制成的结构镜头：一般由几个透镜组成，相当于一个凸透镜，起成像的作用内容 图示及说明结构 调焦环：调节镜头到胶片的距离，以便在胶片上成清晰的像快门：控制曝光时间光圈环：控制镜头的通光量胶片：相当于光屏，用来记录镜头所成的像成像特点 照相机成倒立、缩小的实像物体离镜头越近，像越大内容 图示及说明知识解读（ 1）要使照相机成一个清晰的像，就要适当调节镜头到胶片的距离，
43、照近景时，镜头伸出去一些，照远景时，镜头缩回来一些；（ 2）照近景物距小，像较大，照远景物距大，像较小照相机镜头所成的像是倒立的（ 1）物体到眼睛的距离为 25 cm时，正常眼睛观察近处物体最清晰而又不易疲劳，因此眼睛的明视距离为 25 cm.（ 2）标准明视距离（ 25 cm）处，正常人眼能看清相距0.073 mm的两个物点， 0.073 mm即为正常人眼的分辨距离.例 1 照相机是生活中常见的光学仪器，下列关于它的说法正确的是（ ）CA.照相机的镜头相当于一个凹透镜B.照相机成像时物体到镜头的距离应该在镜头的一倍焦距和二倍焦距之间C.照相机成倒立、缩小的实像D.照相机成像原理和平面镜成像原
44、理是一样的解析：照相机的镜头相当于一个凸透镜，故 A选项错误；照相机成像时物体到镜头的距离应该大于二倍焦距，故 B选项错误；照相机成倒立、缩小的实像，故 C选项正确；平面镜成正立、等大的虚像，故 D选项错误 .答案： C晶状体相当于凸透镜，在睫状体的牵引下，晶状体的厚薄发生变化，所以人的眼睛相当于一个焦距可变的凸透镜 .当看远处的物体时，晶状体的焦距大，对光的偏折能力弱；当看近处的物体时，晶状体的焦距小，对光的偏折能力强眼睛内容 图示及说明构造 眼睛主要由角膜、睫状体、晶状体、玻璃体、视网膜和视神经等组成试物原理眼球好像一架照相机，眼睛中的晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜，从物体射入人眼
45、睛的光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 .视网膜上的感光细胞受到光的刺激产生信号，视神经把这个信号传给大脑，我们就看见了物体内容 图示及说明看不同距离物体的情况看远处的物体睫状体舒张，眼部肌肉松弛，晶状体变薄，晶状体折光能力变弱，能够看到无限远处（远点）看近处的物体睫状体收缩，眼部肌肉张紧，晶状体变厚，晶状体折光能力变强，能够看到的最近点为 10 cm处（近点）知识解读 晶状体和角膜的共同作用相当于照相机的镜头，视网膜相当于照相机的胶片，瞳孔相当于光圈人眼视物原理和照相机一样，即物体在两倍焦距处，成倒立、缩小的实像 .例 2 （江苏泰州期末）正常的人眼，能将物体的像始终
46、成在视网膜上，从而看清远近不同的物体，这是由于（ ）A.不断改变晶状体的焦距，使像成在视网膜上B.不断改变物距，使像成在视网膜上C.不断改变像距，使像成在视网膜上D.以上说法均不正确A解析：人眼晶状体的曲度可以调节，当看远处物体时，晶状体变薄，折光能力变弱，焦距变长，使像成在视网膜上；当看近处物体时，晶状体变厚，折光能力变强，焦距变短，也能使像成在视网膜上 .故正常的人眼，能将物体的像始终成在视网膜上，从而看清远近不同的物体，是由于不断改变晶状体的焦距 .故选 A.答案： A人眼相当于一架照相机，晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜，正常人的眼睛通过改变晶状体的厚度，可以使不同远处的物体成像
47、在视网膜上 .近视眼、远视眼及其矫正近视眼 远视眼定义人眼只能看见近处的物体，不能看见远处的物体人眼只能看见远处的物体，不能看见近处的物体成因晶状体太厚，对光的会聚能力太强，成像于视网膜的前方晶状体太薄，对光的会聚能力太弱，成像于视网膜的后方近视眼 远视眼校正方法利用凹透镜对光有发散作用来矫正利用凸透镜对光有会聚作用来矫正图示知识解读凸透镜越凸，其焦距越小，会聚本领越大，近视眼与远视眼的矫正采用的是补偿法，会聚本领变大的，用发散透镜，即凹透镜；会聚本领变小的，用会聚透镜，即凸透镜巧记了背光聚膜前是近视，矫正方法凹透镜；光聚膜后是远视，矫正方法凸透镜 .过度用眼会造成眼睛近视 .眼镜的度数（ 1
48、）不同的眼睛，其晶状体的折光本领各不相同，虽然近视眼都戴凹透镜，远视眼都戴凸透镜，但其规格却不同 .（ 2）眼镜的规格通常不用焦距表示，而是用 “度 ”表示，其数值等于焦距（以米作单位）倒数的 100倍 .（ 3）镜片的度数及其与焦距的关系： = 100，如某人所戴眼镜度数为 100度，则其焦距 f= =1 m.（ 4）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 .例 3 （广东深圳期末）某同学看远处的物体时，其光路如图 4-4-1所示，则下列说法中正确的是（ ）A.他的眼睛是近视眼，应配戴凹透镜做成的眼镜B.他的眼睛是近视眼，应配戴凸 透镜做成的眼镜C.他的眼睛正常，无须
49、配戴眼镜D.他的眼睛是远视眼，应配戴凸 透镜做成的眼镜图 4-4-1A解析：由图可知，远处的物体经过眼睛成像在视网膜的前方，所以该眼睛是近视眼 .近视眼是由晶状体曲度变大，会聚光的能力增强，即折光能力增强引起的，所以应配戴发散透镜 凹透镜，使光推迟会聚，故 A正确， B、C、 D错误 .答案： A不会区分近视眼或远视眼例 4 （安徽芜湖期末）王老师在课堂上，看近处课本时要戴上眼镜，观察远处同学时又摘下眼镜 .下列关于王老师的眼睛及其所戴眼镜的判断合理的是（ ）A.远视眼，凸透镜 B.远视眼，凹透镜C.近视眼，凸透镜 D.近视眼，凹透镜D解析：由题意 “王老师在课堂上，看近处课本时要戴上眼镜，观
50、察远处同学时又摘下眼镜 ”可知，王老师眼球晶状体的曲度过小，近处物体反射来的光通过晶状体折射后形成的像，会落在视网膜的后方，即王老师的眼睛是远视眼，所以需配戴凸透镜矫正 .故选 A.答案： A错解： B注意：正常人的眼睛是成像在视网膜上的，成像在视网膜前方的是近视眼，成像在视网膜后方的是远视眼 .本题出错的原因是不会区分矫正近视眼或远视眼应配戴的透镜类型 .不理解照相机的使用调节方法例 5 （江苏无锡月考）用照相机给人拍照，照好半身像后，还要再照一寸人头像，如果人的位置不变，则（ ）A.相机应远离人，同时镜头往里缩B.相机应远离人，同时镜头往前伸C.相机应靠近人，同时镜头往里缩D.相机应靠近人
51、，同时镜头往前伸D解析：一个人照了一张半身像以后，还要给这个人照一张一寸的人头像，则像变大；根据凸透镜成像规律可知，物距要减小，像距要变大.所以，如果人的位置不变，就要把照相机靠近人，同时镜头往前伸 .故选 D.答案： D错解： A或 B或 C注意：像的大小不取决于照片的大小，而是取决于照片上人头的大小 .凸透镜成实像时，物距增大，像距减小，像变小 .拍完半身像以后，改为拍一寸人头像，像变大，需要减小物距 .部分同学认为像变大，物距也应该变大，错选 A、 B；镜头往前伸增大了像距，镜头往里缩减小了像距，部分同学对镜头往前伸和往里缩的意义不理解，错选 C.题型一 照相机的使用和调节例 6 （吉林
52、长春月考）小明同学在第二届农博会上用数码相机（可调焦距）拍摄下了同一颗新品种彩色花菜的两张照片 .如图 4-4-2所示，结合图片分析，下列说法不正确的是（ ）A.照相机的镜头与老花镜属于 一类透镜B.凸透镜能成缩小的实像是照相机的工作原理图 4-4-2CC.在物距相同的情况下，拍摄乙照片时，镜头焦距需调得小一些D.在物距相同的情况下，拍摄乙照片时，镜头焦距需调得大一些解析：照相机的镜头是凸透镜，老花镜也是凸透镜，即它们属于同一类透镜， A正确 .根据凸透镜成像规律可知， u 2f时，成倒立、缩小的实像， 2f v f，应用于照相机和摄像机， B正确 .照相机是利用凸透镜成倒立、缩小实像的原理工
53、作的 ;在物距不变的条件下，乙照片中彩色花菜大些，则拍摄乙照片时镜头的焦距需调得大些， C错误 ,D正确 .答案： C题型二 视力矫正例 7 （江苏镇江月考）小王同学进行 “视力矫正 ”的探究活动 .如图 4-4-3甲所示，他将自己戴的近视眼镜放在蜡烛与凸透镜之间，在光屏上得到了一个缩小的清晰实像，此处用凸透镜模拟人眼的晶状体，用光屏模拟人眼的_.图 4-4-3视网膜（ 1）在图甲实验中 “取下 ”近视眼镜，为使光屏上的像清晰，在保持烛焰和透镜位置不变的条件下，应将光屏 _.A.保持在原来的位置B.靠近透镜C.远离透镜D.无论怎样移动光屏都不能使像清晰（ 2）如图乙四幅图中，正确表示近视眼成像
54、情况的是_（填 “A”“B”“C”或 “D”）图，其中矫正方法正确的是 _图 .BAD解析：人的眼睛犹如一架照相机，用凸透镜模拟人眼的晶状体，用光屏模拟人眼的视网膜 .（ 1）近视眼镜是一个凹透镜，凹透镜对光有发散作用，使原来会聚成像的光推迟会聚 .给凸透镜 “戴 ”上近视眼镜，光屏上出现清晰的像 .当 “取下 ”近视眼镜时，像会靠近凸透镜，要使光屏上再次得到清晰的像，在保持烛焰和透镜位置不变的条件下，应该将光屏靠近凸透镜 .（ 2）近视眼是由于像成在了视网膜的前方，即 A图表示近视眼成像情况；近视眼要用凹透镜来矫正，即 D图正确 .答案：视网膜（ 1） B（ 2） A D例 8 （山东潍坊模
55、拟）小强同学通过调查，得到如下关于近视眼和远视眼的信息：（ a）人的眼球就像一架照相机，晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜，它把来自物体的光会聚在视网膜上，形成物体的像 .正常人眼的晶状体厚度可以改变，对光的偏折能力也随之改变，使得近处和远处物体射来的光都能会聚在视网膜上，所以正常人眼睛既可以看清近处的物体，又能看清远处的物体 .当晶状体太厚或太薄，对光的偏折能力太强或太弱时，使得近处和远处物体射来的光在前后方向偏离视网膜，形成近视眼或远视眼 .（ b）眼镜度数的计算方法是：当焦距单位为 m时，用透镜焦距的倒数乘 100即可 .例如 ,眼镜的焦距为 0.5 m时，眼镜度数是 100度 =2
56、00度，即该眼镜度数为 200度 .请你根据所学的物理知识和以上的信息，回答问题：（ 1）人的眼球的晶状体和角膜共同组成一个 _镜，由于近视眼的晶状体太厚，对光的偏折能力太强，因此来自远处某点的光经过晶状体折射后会聚在视网膜之 _（填 “前 ”或 “后 ”），所以近视眼看不清远处的物体 .凸透前（ 2）现有一度数为 400度的眼镜，它的焦距应该为 _.解析：（ 1）眼睛的晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸 透镜，满足 u 2f时，成倒立、缩小的实像 .近视眼是像成在视网膜之前，原因是晶状体过厚或眼睛的前后距离过长 .（ 2）由镜片度数 =100= 可得，凸透镜的焦距 f= = =0.25 m.答案：（ 1）凸透 前（ 2） 0.25 m0.25 m知识链接（ 1）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的焦度，用 表示，即 = .如果某透镜的焦距是 0.5 m，则它的焦度 = = .平时说的眼镜片的度数，就是镜片的透镜焦度乘 100的值 .例如， 400度远视镜片的透镜焦度是 ，它的焦距是 0.25 m.(2)远视镜片 (凸透镜 )的度数是正数，近视镜片 (凹透镜 )的度数是负数 .
