1、1第三章 透镜及其应用第一节 透镜 透镜的原理：1.光的折射。2.两种透镜凸透镜 凹透镜定义 中间厚、边缘薄的透镜叫做凸透镜。 中间薄、边缘厚的透镜叫做凹透镜。实物形状透镜上通过球心的直线 CC叫做主光轴，简称主轴。每个透镜主轴上都有一个点，凡是通过该点的光，其传播方向不变，这个点叫光心。主光轴和光心凸 透 镜 对 光 有 会 聚 作 用 。 凹透镜对光有发散作用。对光线作用及光路图 光 线 透 过 透 镜 折 射 ， 折 射 光 线 传 播 方 向 比 入 射 光 线的 传 播 方 向 更 靠 近 主 光 轴 。光线通过透镜折射后，折射光线传播方向比原入射光线的传播方向更远离主光轴。特殊光线
2、凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在一点，这个点叫做焦点，用 F 表示。凹透镜能使平行于主光轴的光发散，这些发散光线的反向延长线相交于主光轴上的一点，这一点不是实际光线会聚而成的，叫做虚焦点，也用 F 表示。焦点到光心的距离叫做焦距，用 f 表示。 凹透镜焦点到光心的距离叫做焦距，用 f 表示。焦点和焦距 凸透镜有两个相互对称的实焦点，同一透镜两侧的焦距相等。凹透镜有两个相互对称的虚焦点，同一透镜两侧的焦距相等。凸透镜焦距的大小表示其会聚能力的强弱，焦距越小，会聚能力越强。凹透镜焦距的大小表示其发散能力的强弱，焦距越小，发散能力越强。同 种 光 学 材 料 制 成 的 凸 透 镜 表 面 的 凸
3、起 程 度 决 定 了它 的 焦 距 的 长 短 。 表 面 越 凸 ， 焦 距 越 短 ， 会 聚 能 力越 强 。同 种 光 学 材 料 制 成 的 凹 透 镜 表 面 的 凹 陷 程 度 决 定 了它 的 焦 距 的 长 短 。 表 面 越 凹 ， 焦 距 越 短 ， 发 散 能 力越 强 。焦距与会聚能力的关系 每个凸透镜的焦距是一定的。 每个凹透镜的焦距是一定的。1. 平行光：射到地面的太阳光可以看作是互相平行的，叫做平行光。用 凸 透 镜 正 对 太 阳 ， 调 整 凸 透 镜 到 纸 的 距 离 ， 使 纸 上 形 成 最 小 、 最 亮 的 光 斑 ， 那 么 这 个 光 斑
4、在 凸 透 镜 的 焦 点 上 。第二节 生活中的透镜照相机 投影仪 放大镜凸透镜成像原理u2f fu2f uf像的性质 倒立、缩小的实像 倒立、放大的实像 正立、放大的虚像光路图透镜不动 像 偏 小 ： 物 体 靠 近 相 机 ， 暗 箱 拉 像偏小：物体靠近镜头，投影 像偏小：物体稍微远离透镜，2时的调整 长像 偏 大 ： 物 体 远 离 相 机 ， 暗 箱 缩短仪远离屏幕像偏大：物体远离镜头，投影仪靠近屏幕适当调整眼睛位置像偏大：物体稍微靠近透镜，适当调整眼睛位置物体不动时的调整像 偏 小 ： 相 机 靠 近 物 体 ， 暗 箱 拉长像 偏 大 ： 相 机 远 离 物 体 ， 暗 箱 缩
5、短像偏小：镜头靠近物体（位置降低） ，投影仪远离屏幕像偏大：镜头远离物体（位置提高） ，投影仪靠近屏幕像偏小：透镜稍远离物体，适当调整眼睛位置像偏大：透镜稍靠近物体，适当调整眼睛位置其他内容镜头相当于一个凸透镜。像越小，像中包含的内容越多。镜头相当于一个凸透镜。投影片要上下左右颠倒放置。平面镜的作用：改变光的传播方向，使得射向天花板的光能够在屏幕上成像。 实像和虚像（见下图）：照相机和投影仪所成的像，是光通过凸透镜射出后会聚在那里所成的，如果把感光胶片放在那里，真的能记录下所成的像。这种像叫做实像。物体和实像分别位于凸透镜的两侧。凸透镜成实像情景：光屏能承接到所形成的像，物和实像在凸透镜两侧。
6、凸透镜成虚像情景：光屏不能承接所形成的像，物和虚像在凸透镜同侧。第三节 探究凸透镜成像的规律【实验器材】f12 cm（最好在 1020 cm 之间）的凸透镜一个，蜡烛一支，用白色硬纸制成的光屏一个等。【设计实验】 把蜡烛放在远处，使物距 u2f，调整光屏倒凸透镜的距离，使烛焰在屏上成清晰的实像。观察实像的大小和正倒。测量物距 u 和像距 v（像到凸透镜的距离） 。 把蜡烛向凸透镜移近，重复以上操作，直到屏上得不到蜡烛的像。【结论】凸透镜的成像规律如下表（第一条规律并非由本实验得出）：像的性质物距（u）正倒 大小 虚实 像距（v） 应用无穷远 一点 vf （利用太阳光测透镜焦距）u2f 缩小 f
7、v2f 照相机u2f 等大 v2f （成像大小的分界点）fu2f倒立放大实像v2f 投影仪、幻灯机、电影放映机uf 不成像 无穷远 （成像虚实的分界点）uf 正立 放大 虚像 u v（同侧） 放大镜【对规律的进一步认识】 成实像时，物近，像远，像变大。实像都是倒立的，倒立的都是实像。 成实像时，uv4f（u2f 时 uv4f ） 成虚像时，物近，像近，像变小。 u f 是成像正倒、物像同异侧的分界点。 u 2f 是像放大和缩小的分界点。 当像距大于物距时成放大的像，当像距小于物距时成倒立缩小的实像。【注意事项】 烛焰、凸透镜、光屏三者的中心要位于同一高度，目的是使烛焰的像成在光屏中央。 u f
8、 时凸透镜要放在蜡烛和光屏之间。 烛焰在光屏上的像在偏上方时，可以向上移动光屏或蜡烛，也可以向下移动凸透镜来调整。 若在实验时，无论怎样移动光屏，在光屏都得不到像，可能的原因有： 蜡烛在焦点以内； 烛焰在焦点上； 烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度； 蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光具座的光屏无法移到该位置。3 在凸透镜旁放一近视镜（凹透镜） ，若使像清晰，需要将光屏远离透镜，或者将物体靠近透镜；在凸透镜旁放一远视镜（凸透镜） ，若使像清晰，需要将光屏靠近透镜，或者将物体远离透镜。第四节 眼睛和眼镜1. 眼睛的结构和作用： 眼球好像一架照相机。 晶状体和角膜的共同作用相当于
9、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。 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，我们就看到了物体。 眼睛通过睫状体来改变晶状体的形状：当睫状体放松时，晶状体比较薄，远处物体射来的光刚好会聚在视网膜上，眼球可以看清远处的物体；当睫状体收缩时，晶状体变厚，对光的偏折能力变大，近处物体射来的光会聚在视网膜上，眼睛就可以看清近处的物体。2. 近视眼和远视眼：产生原因 矫正近视 晶状体太厚，折光能力太强 眼球在前后方向上太长 像成在视网膜前方 戴近视镜（凹透镜）远视 晶状体太薄，折光能力太弱或眼球在前后方向上太短 像成在视网膜后方 戴远视镜（凸透镜）近视眼成像于视网膜
10、前 矫正后远视眼成像于视网膜后 矫正后3. 眼睛的度数： 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 表示， 1/ f。 眼镜片的度数，就是镜片的透镜焦度乘 100 的值，即 D100 100/ f（近视镜取负号，远视镜取正号） 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。第五节 显微镜和望远镜（两个凸透镜放在一起）1. 显微镜： 主要结构：目镜（靠近眼睛的凸透镜） 、物镜（靠近被观察物体的凸透镜） 、载物片、反光镜等。 原理：物镜相当于投影仪，来自被观察物体的光经过物镜后成一个放大、倒立的实像；目镜的作用则像一
11、个放大镜，把这个像再放大一次。经过这两次放大作用，我们就可以看到肉眼看不见的小物体了。 显微镜最终成倒立、放大的虚像（相对于原物体来说） 。2. 望远镜： 主要结构：目镜（靠近眼睛的凸透镜） 、物镜（靠近被观察物体的凸透镜） 原理：物镜相当于照相机，使远处的物体在焦点附近成缩小、倒立的实像；目镜的作用相当于一个放大镜。物镜所成的像离我们的眼睛很近，并且目镜可以放大物象，所以视角就会变 得很大。因为望远镜物镜的直径很大，所以可以会聚更多的光，使得所成的像更加明亮。 天文望远镜也常用凹面镜作物镜，如反射式望远镜。 望远镜最终成正立、放大的虚像。 哈勃空间望远镜：把天文望远镜安置在大气层外，可以免受
12、大气层的干扰，得到更清晰的天体照片。3. 视角（见右图）：我们看物体时，它对我们眼睛所成的视角越大，我们看见的物体就越大；反之我们看见的物体就越小。物体对眼睛所成视角的大小不仅和物体本身的大小有关，还和物体到眼睛的距离有关。1. 凸透镜成像1小明用蜡烛、凸透镜和光屏做“探究凸透镜成像的规律”实验（如图）：要使烛焰的像能成在光屏的中央，应将蜡烛向 （填“上”或“下” ）调整烛焰放距 凸透镜 20cm 处，移动光屏至某位置，在光屏上得到一个等大清晰的像，则凸透镜的焦距是 cm烛焰 透镜 光屏4使烛焰向右移动 2cm，此时应该将光屏向 （填“左”或“右” ）移至另一位置，才能得到一个倒立、 （填“放
13、大” 、 “缩小”或“等大” ）的清晰实2.在“探究凸透镜成像规律”时，所用的凸透镜的焦距为 10cm。现将凸透镜、蜡烛和光屏放在如图 16 所示的光具座上进行实验。若图中 C 位置上放置光屏，则 B 位置上应放置。如图 16 所示， ，现要在光屏上成缩小的像，蜡烛应向移动，光屏应向移动。 （填“左”或“右” ）3.关于凸透镜：（1）在探究凸透镜成像的实验中，王聪同学先将凸透镜对着太阳光，调整凸透镜和白纸间的距离，直到太阳光在白纸上会聚成一个最小、最亮的点， 如图所示，这一操作的目的是 ；（2）在探究凸透镜成像的实验中，由于蜡烛火焰的高度不合适，在光屏 上得到如图所示不完整的像，要得到蜡烛火焰
14、完整的像，应将蜡烛向 调节；（3）照相机是利用凸透镜成倒立、缩小实像的原理制成的；教室里的投影仪是利用凸透镜成倒立、 实像的原理制成的。4【探究名称】探究凸透镜成像的大小与哪些因素有关【提出问题】小明通过前面物理知识的学习，知道放大镜就是凸透镜.在活动课中，他用放大镜观察自己的手指（图 22 甲），看到手指 的像；然后再用它观察远处的房屋（图 22 乙），看到房屋 的像.（选填“放大”、 “等大”或“缩小” ）他想： 凸透镜成像的大小可能与哪些因素有关？【进行猜想】凸透镜成像的大小可能与 有关.【设计并进行实验】小明在图 23 所示的光具座上，不断改变蜡烛与透镜间的距离，并移动光屏进行实验，所
15、获得 的实验数据如右表所示.【结论与应用】(1)分析数据可知物体到凸透镜的距离越短，光屏上像的大小就越 ，同时发现像到凸透镜的距离就越 .(2)小明班照毕业照时，摄影师发现两旁还有同学没有进入取景框内，这时摄影师应使照相机同学（选填“靠近” 或“ 远离 ”） ，同时还应照相机的暗箱长度（选填“增长”、 “缩短”或“不改变”）.二、凸透镜1：下 10 右 放大（每空 1 分）2. 凸透镜 左 左3.测量凸透镜的焦距，上，放大4.【提出问题】放大 缩小 【进行猜想】物体到凸透镜的距离 【结论与应用】（1）大 长 （2）远离 缩短物体到凸透镜的距离/光屏上像到凸透镜的距离/光屏上像的大小40 13.5 缩小30 15 缩小20 20 等大15 30 放大10 光屏上没有像8 光屏上没有像图 23图 22 乙甲
