第3課時透鏡及其應用 考點知識聚焦1.透鏡的分類及對光的作用(1)透鏡分凸透鏡和凹透鏡兩類。中間邊緣的透鏡叫凸透鏡;中間邊緣的透鏡叫凹透鏡。(2)凸透鏡對光線有作用,光線通過凸透鏡折射后,折射光線傳播方向比原入射光線的傳播方向更偏向 ;凹透鏡對光線有作用,光線通過凹透鏡折射后,折射光線傳播方向比原入射光線的傳播方向更偏離。考點一透鏡種類 厚會聚厚 薄 薄發(fā)散主光軸 主光軸 考點知識聚焦2.透鏡的主光軸、光心、焦點和焦距(1)主光軸:通過透鏡兩個折射球面的球心的直線,叫透鏡的主光軸。(2)光心O:光線通過主光軸上某一特殊點,而不改變方向,這個點叫透鏡的光心。(3)焦點F:與主光軸平行的光線經(jīng)透鏡折射后或反向延長相交在主光軸上的一點,叫焦點。每個透鏡都有兩個焦點,凸透鏡的是實焦點,凹透鏡的是虛焦點。(4)焦距f:焦點到透鏡光心的距離叫焦距。凸透鏡的焦距越短,對光的會聚作用越。考點一光的直線傳播 會聚 強 考點知識聚焦3.三條特殊光線考點一光的直線傳播 焦點平行 不變 考點知識聚焦3.三條特殊光線考點一光的直線傳播 平行 不變 考點知識聚焦考點一光的直線傳播【注意】實際光線畫實線,光線的反向延長線畫虛線; 光線要帶箭頭,光線與光線之間要連接好,不要斷開。 考點知識聚焦考點二凸透鏡成像規(guī)律 縮小 【規(guī)律總結(jié)】實像倒,位異側(cè);虛像正,位同側(cè);一倍焦距分虛實,二倍焦距分大小;物近像遠像變大,焦點以內(nèi)反變化。 等大放大放大 考點知識聚焦生活中眼睛和眼鏡、照相機、投影儀、放大鏡、顯微鏡以及望遠鏡都是利用透鏡來工作的。1.眼睛和眼鏡(1)眼睛中的晶狀體和角膜相當于一個焦距可變的透鏡,使遠近不同的物體經(jīng)過晶狀體在上成像,形成的是物體倒立、縮小的實像,形成視覺。(2)遠視眼的特點是只能看清楚遠處物體,看不清近處物體,原因是晶狀體太薄,折光能力變,因此來自近處某點的光會會聚在視網(wǎng)膜方,需要戴透鏡進行矯正。(3)近視眼的特點是只能看清楚近處物體,看不清遠處物體,原因是晶狀體太厚,折光能力變,因此來自遠處某點的光會會聚在視網(wǎng)膜方,需要戴透鏡進行矯正。 小結(jié) 近前遠后,近凹遠凸?？键c三透鏡的應用視網(wǎng)膜 凸 弱后 凸 強前 凹 考點知識聚焦2.照相機、投影儀、放大鏡(1)照相機的構造:由鏡頭、調(diào)焦環(huán)、快門、膠片、取景窗組成。(2)工作原理:利用了凸透鏡成、的實像的原理,其相當于凸透鏡,相當于光屏。(3)投影儀利用了凸透鏡能成、的實像的原理,其中投影片是物體,像成在銀幕上,平面鏡的作用是改變光的傳播路徑。(4)放大鏡實質(zhì)上是一個透鏡,它能成、的虛像?？键c三透鏡的應用 正立縮小 放大倒立 鏡頭 膠片倒立 放大凸 考點知識聚焦3.顯微鏡和望遠鏡(1)顯微鏡是由兩組透鏡組合而成的,能看清非常小的物體。顯微鏡的物鏡相當于,能把被觀察的物體放大;目鏡相當于,把物鏡所成的實像再次放大。(2)望遠鏡由物鏡和目鏡組成的,是觀察遠方的物體時所用的一種光學儀器。望遠鏡的物鏡相當于,被觀察的物體經(jīng)物鏡成倒立、縮小的實像;目鏡相當于,把物鏡所成的實像放大。點撥 (1)視角:從物體兩端向眼的光心所引的兩條直線的夾角。視角的大小取決于物體的大小和物體到眼睛距離的遠近。(2)照相機和投影儀的區(qū)別,使用照相機時景物成像在膠片上,膠片相當于光屏;使用投影儀時投影片的圖案成像在銀幕上,投影片相當于物體?？键c三透鏡的應用 投影儀凸 放大鏡照相機 放大鏡 例1林紅同學拿一個透鏡正對著太陽光,用白紙作光屏在透鏡的另一側(cè)觀察太陽光通過透鏡后出現(xiàn)的現(xiàn)象,如圖3-1所示。移動白紙使光斑最小、最亮,此時光斑離透鏡10cm ,則此透鏡 ()A.是凸透鏡,焦距為5cmB.是凸透鏡,焦距為10cmC.是凹透鏡,焦距為5cmD.是凹透鏡,焦距為10cm圖3-1熱點考向探究探究一凸透鏡與凹透鏡 B 解析 太陽光通過透鏡后,在白紙上出現(xiàn)最小、最亮的光斑,說明該透鏡對光有會聚作用,是凸透鏡。把凸透鏡正對著太陽光,在透鏡的另一側(cè)的白紙上找到光斑最小、最亮時,這個光斑位置就是焦點位置,透鏡到焦點的距離就是焦距,即該凸透鏡的焦距是10cm 。 熱點考向探究【變式1】(1)如圖3-2甲所示,已知凸透鏡的一條折射光線和一條入射光線,請你對應畫出它們的入射光線和折射光線。(2)畫出圖乙中光線ab和Oc通過透鏡前后的完整光路。 圖3-2 熱點考向探究答案 (1)如圖所示(2)如圖所示 熱點考向探究【變式2】如圖3-3所示,兩束光相交于主光軸MN上的b點,在虛線區(qū)域內(nèi)放甲透鏡后,這兩束光相交于主光軸上的c點;在虛線區(qū)域內(nèi)換放乙透鏡后,這兩束光相交于主光軸上的a點,則甲透鏡是 (選填“凸”或“凹”)透鏡;a點是 (選填“是”或“不是”)乙透鏡的焦點。 圖3-3 解析由題圖可知,若光沿直線傳播會相交于b點,經(jīng)過甲透鏡后會相交于c點,說明甲透鏡對光線有發(fā)散作用,是凹透鏡;經(jīng)過乙透鏡后會相交于a點,說明乙透鏡對光線有會聚作用,是凸透鏡。對于凸透鏡,平行于主光軸的光入射經(jīng)過凸透鏡后會會聚在焦點上,而圖中入射光不是平行于主光軸的光,所以a點不是乙透鏡的焦點。凹不是 例2 林紅做“探究凸透鏡成像的規(guī)律”實驗時,所用凸透鏡的焦距為f,保持凸透鏡位置不變,如圖3-4所示,先后使蠟燭位于a、b、c、d四點,并分別調(diào)整光屏的位置,則蠟燭位于a點時,屏上出現(xiàn)的實像最(選填“大”或“小”),蠟燭位于(選填“a”“b”“c”或“d”)點時,成正立、放大的虛像。圖3-4熱點考向探究探究二凸透鏡成像的規(guī)律d 小 解析燭焰在a點時,成倒立、縮小的實像;在b、c點時,成倒立、放大的實像;所以蠟燭在a點時所成實像最小。蠟燭在d點時,成正立、放大的虛像。 熱點考向探究【變式1】2017鹽城在探究凸透鏡成像規(guī)律時,應調(diào)節(jié)燭焰和光屏中心位于凸透鏡的 上。當蠟燭距凸透鏡30.0 cm時,在光屏上成一個等大的實像,則凸透鏡的焦距是 cm;將蠟燭遠離透鏡移動到適當位置,要在光屏上成清晰的像,就將光屏向(選填“遠離”或“靠近”)透鏡方向移動。 15.0 主光軸解析為使像能成在光屏的中央,應調(diào)節(jié)燭焰和光屏中心位于凸透鏡的主光軸上。蠟燭距凸透鏡30.0cm 時,在光屏上成一個等大的實像,則像距等于物距等于二倍焦距,即u=2f=30.0cm ,得f=15.0cm 。蠟燭遠離透鏡移動到適當位置,物距變大,則像距要減小,需將光屏向靠近透鏡方向移動?？拷?熱點考向探究【變式2】林紅通過做“凸透鏡成像規(guī)律”的實驗,記錄并繪制了像到凸透鏡的距離v跟物體到凸透鏡的距離u之間關系的圖像,如圖3-5所示,該凸透鏡的焦距是cm 。把物體從距凸透鏡10cm 處移動到30cm 處的過程中,像的大小將(選填“變大”“變小”或“不變”)。若將凸透鏡對著遠處的窗戶,調(diào)節(jié)光屏使光屏上出現(xiàn)了窗外景物清晰的像,此時透鏡到光屏的距離約為cm 。 圖3-5 10變小 10 熱點考向探究【變式3】2017泰州某凸透鏡焦距為15cm ,若將一物體放在此透鏡前25cm 處,則可在透鏡的另一側(cè)得到一個()A.倒立、放大的實像B.倒立、縮小的實像C.正立、放大的虛像D.正立、縮小的虛像A 例3 在森林中旅游時,嚴禁隨意丟棄飲料瓶,因為下雨后瓶內(nèi)灌了水,圓形透明飲料瓶裝水后相當于一個(選填“凸”或“凹”)透鏡,它對太陽光具有作用,烈日出來后,可能引起森林火災。 圖3-6熱點考向探究探究三生活中的凸透鏡凸 會聚 例4 如圖3-7所示是林紅用鏡頭焦距為5cm 的照相機拍攝的晶瑩剔透的露珠,鏡頭到露珠的距離至少要大于cm 。當照相機的鏡頭正對露珠從50cm 處向20cm 處移動的過程中,則像的大小將逐漸。圖3-7熱點考向探究探究三生活中的凸透鏡 10變大 解析因為照相機的鏡頭是凸透鏡,因此照相機的鏡頭對光有會聚作用。照相機成倒立、縮小的實像,物距應大于二倍焦距,即鏡頭到露珠的距離至少要大于10cm ;照相機的鏡頭正對露珠從50cm 處向20cm 處移動的過程中,物距變小、像距變大、像變大。 熱點考向探究【變式1】2016江西如圖3-8所示是王爺爺小孫女的照片,王爺爺用放大鏡貼近照片所看到的像是圖3-9中的() 圖3-8圖3-9B 熱點考向探究【變式2】(多選)2015江西如圖3-10所示的凸透鏡的應用實例中,所成像的性質(zhì)完全相同的是()圖3-10BD 解析投影儀的鏡頭使物體成倒立、放大的實像;照相機使物體成倒立、縮小的實像;用放大鏡觀察物體時,物體在凸透鏡的一倍焦距以內(nèi),成的是正立、放大的虛像;監(jiān)控攝像頭的鏡頭相當于一個凸透鏡,成的是倒立、縮小的實像。 例4 2017江西人的眼睛就像是一架精密的照相機,如圖3-11所示是描述人眼看物體的成像圖,其中看遠處景物的是圖,景物在視網(wǎng)膜上成的是(選填“實”或“虛”)像。圖3-11熱點考向探究探究四眼睛及視力矯正 甲 解析人的眼睛像一架神奇的照相機,晶狀體相當于凸透鏡,視網(wǎng)膜相當于光屏,外界物體在視網(wǎng)膜上成倒立、縮小的實像。人看遠處的物體時,晶狀體會變薄,遠處的物體發(fā)出或反射的光線相當于平行光線,經(jīng)過人的眼睛后,像成在視網(wǎng)膜上。實 熱點考向探究【變式1】在如圖3-12所示的四幅圖中,分別表示近視眼成像情況和矯正做法的是()A.B.C.D.圖3-12C 解析近視眼看遠處的物體時,像成在視網(wǎng)膜的前面,所以題圖是近視眼的成像情況。近視眼需戴凹透鏡矯正,所以圖是近視眼的矯正做法。 熱點考向探究【變式2】2017煙臺拿一副遠視眼鏡放在凸透鏡前,如圖3-13所示,光屏上出現(xiàn)燭焰清晰的像,移走遠視眼鏡,燭焰的像變得模糊,為了能在光屏上重新得到清晰的像,下列操作可行的是()A.將蠟燭靠近凸透鏡B.將光屏靠近凸透鏡C.將光屏遠離凸透鏡D.將光屏和蠟燭同時靠近凸透鏡圖3-13C 解析遠視眼鏡是凸透鏡,凸透鏡對光有會聚作用,給凸透鏡再戴上遠視眼鏡,光經(jīng)過遠視眼鏡、凸透鏡的會聚后,光屏上出現(xiàn)燭焰清晰的像,拿走遠視眼鏡燭焰清晰的像就成在光屏更后的位置上,光屏上的像變模糊,可以用增大光屏與凸透鏡的距離或增大蠟燭與凸透鏡的距離的方法使得光屏上再次呈現(xiàn)一個清晰的像。 熱點考向探究【考點歸納】(1)了解凸透鏡的焦距,知道測量焦距的方法:平行光聚焦法;利用成等大的實像時u=v=2f間接測焦距。(2)實驗前首先調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心大致在同一高度,目的是使像呈在光屏的中央。(3)實驗時光屏上找不到像的原因可能是:蠟燭在焦點上或在一倍焦距內(nèi);燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心不在同一高度;蠟燭在焦點之外,距離焦點太近,像距太大。(4)凸透鏡成像規(guī)律及應用。 (5)成虛像時,人眼看像的位置:光屏一側(cè),通過透鏡觀察虛像。(6)根據(jù)實驗要求會調(diào)節(jié)物體、凸透鏡及光屏的位置:當光屏上得到一倒立、縮小的實像,保持凸透鏡的位置不變,要使光屏上的像變大,應將蠟燭靠近透鏡同時光屏遠離透鏡。實驗突破突破探究凸透鏡成像的規(guī)律 熱點考向探究(7)實驗過程中蠟燭因燃燒變短,光屏上的像將向上移動,應將凸透鏡向下調(diào)或?qū)⒐馄料蛏险{(diào),使像呈在光屏的中央。(8)用紙板遮住透鏡的一部分:光屏上的像只會暗些,但還是一個完整的像。(9)光屏上成清晰的像時,對調(diào)物體與光屏的位置,光屏上還能成清晰的像,說明光路可逆。(10)在蠟燭和凸透鏡之間加近(或遠)視眼鏡(凸透鏡和蠟燭位置不變):加遠視眼鏡:將光屏向靠近凸透鏡方向移動;加近視眼鏡:將光屏向遠離凸透鏡方向移動。(11)蠟燭不動,換焦距較小的透鏡,則需要把光屏靠近透鏡才能使像清晰。(12)用光源替代蠟燭的好處:光屏上的圖像穩(wěn)定、清晰、亮度大。 熱點考向探究例 在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中,凸透鏡的焦距為10cm 。(1)實驗前,調(diào)節(jié)蠟燭、凸透鏡、光屏的中心在,目的是使燭焰的像成在光屏的中央。(2)如圖3-14所示,若蠟燭、凸透鏡在當前位置,應向(選填“左”或“右”)移動光屏,直到光屏上得到清晰的像,此時燭焰的像是倒立的、(選填“放大”或“縮小”)的實像,這一成像規(guī)律應用在(選填“照相機”或“放大鏡”)上。圖3-14(3)在(2)的基礎上,若凸透鏡位置不動,將蠟燭和光屏位置互換,光屏上將得到倒立的、(選填“放大” 或“縮小”)的實像,這一成像規(guī)律應用在(選填“投影儀”或“放大鏡”)上。(4)當蠟燭燃燒逐漸變短時,為了使像還能成在光屏的中央,應向(選填“上”或“下”)適當調(diào)節(jié)光屏的位置。 縮小 左 同一高度 放大照相機 投影儀 上 熱點考向探究 實驗拓展 (5)為了便于觀察實驗現(xiàn)象,應該在(選填“較亮”或“較暗”)的環(huán)境中進行實驗。(6)林紅同學把自己的近視眼鏡放在蠟燭與凸透鏡之間,如圖3-15所示,因為近視眼鏡對光有(選填“會聚”或“發(fā)散”)作用,光屏上原來清晰的像變模糊了,為在光屏上重新得到燭焰清晰的像,若不改變蠟燭和凸透鏡的位置,應將光屏(選填“遠離”或“靠近”)凸透鏡。(7)保持蠟燭、凸透鏡、光屏位置不變,林紅同學用不透光的紙板遮住凸透鏡上半部分,則在光屏上觀察到的像是。(選填選項前的字母)A.燭焰的上半部分,亮度變暗B.燭焰的下半部分,亮度變暗 C.完整的燭焰,亮度變暗D.完整的燭焰,亮度不變圖3-15C 遠離 發(fā)散較暗 熱點考向探究解析 (2)由題圖可知,物距u=40 cm2f,則像距應在一倍焦距和二倍焦距之間;而此時光屏與凸透鏡的距離為30 cm2f,所以要減小該距離,應向左移動光屏,可成倒立、縮小的實像,根據(jù)這一成像特點制成的是照相機。(4)隨著蠟燭的不斷燃燒,燭焰向下移動,光屏上燭焰的像將不斷地向上移動,因此為了使像還能成在光屏的中央,應向上適當調(diào)節(jié)光屏的位置。(6)近視眼鏡是凹透鏡,凹透鏡對光線有發(fā)散作用,使原來會聚成像的光線推遲會聚,像會遠離凸透鏡;要用光屏接收到清晰的像,應將光屏向遠離凸透鏡的方向調(diào)節(jié),才能在光屏上得到清晰的像。(7)當將透鏡的上半部分用不透光的紙板擋住后,整個物體發(fā)出的光雖有一部分被擋住,但總會有一部分光 通過下半部分凸透鏡而會聚成像,因此像與原來相同,還是完整的像;只是由于透鏡的一半被遮住,因此折射出的光線與原來相比減少了,像的亮度會減弱。