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1、透鏡成像
一、知識(shí)概述
通過(guò)前面一段時(shí)間的學(xué)習(xí),我們對(duì)光現(xiàn)象的相關(guān)知識(shí)已有所了解,知道光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播,在兩種介質(zhì)的表面會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象和折射現(xiàn)象。本周我們將學(xué)習(xí)一透鏡和透鏡的成像規(guī)律。
二、重難點(diǎn)知識(shí)歸納及講解
(一)透鏡
1、幾個(gè)概念
凸透鏡——中間厚邊緣薄的透鏡叫凸透鏡
凹透鏡——中間薄邊緣厚的透鏡叫凹透鏡
主軸——最簡(jiǎn)單的透鏡兩個(gè)表面都是球面的一部分,通過(guò)兩個(gè)球心的直線叫做透鏡的主軸。
薄透鏡——如果透鏡的厚度比球面的半徑小許多,這種透鏡叫做薄透鏡。
光心——薄透鏡的中心叫透鏡的光心。
2、凸透鏡的光學(xué)性質(zhì)
(1)凸透鏡對(duì)光線有
2、會(huì)聚作用。
跟主光軸平行的光線,經(jīng)過(guò)凸透鏡后會(huì)聚于主光軸上的一點(diǎn)F,F(xiàn)叫做凸透鏡的焦點(diǎn),焦點(diǎn)到凸透鏡光心O點(diǎn)的距離叫做焦距。
注意:會(huì)聚作用不一定要使折射光線相交,凸透鏡對(duì)光的會(huì)聚作用指的是:光通過(guò)透鏡后,其折射光線向主軸偏折,即在原光線的傳播方向上合攏一些。
(2)凸透鏡的三條特殊光線如下圖所示:
(1)
(2) ?。?)
3、凹透鏡的光學(xué)性質(zhì)
(1)凹透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用。
跟凹透鏡主光軸平行的光線,經(jīng)過(guò)凹透鏡后形成發(fā)散光線。如果迎著發(fā)散的光線望去,會(huì)覺(jué)得這些光線好像是從凹透鏡后某一點(diǎn)F發(fā)出來(lái)的,F(xiàn)點(diǎn)叫做凹透鏡的虛焦點(diǎn)。
凹
3、透鏡對(duì)光線的發(fā)散作用指的是:光線通過(guò)凹透鏡后,其折射光線遠(yuǎn)離主光軸偏折,即在原光線的傳播方向上發(fā)散開(kāi)一些。
(2)凹透鏡的三條特殊光線如下圖所示:
(1)
(2) ?。?)
例1、如圖所示,AB為一條經(jīng)過(guò)透鏡折射后的光線,MN為透鏡的主光軸,L為透鏡。由圖可知(?。?
A.該透鏡可能是凸透鏡
B.該透鏡可能是凹透鏡
C.若該透鏡是凸透鏡,B點(diǎn)一定是透鏡的焦點(diǎn)
D.若該透鏡是凹透鏡,B點(diǎn)一定是透鏡的焦點(diǎn)
解析:
圖中僅僅只給出了折射光線,而沒(méi)有入射光線,此時(shí)無(wú)法確定光線相對(duì)于原來(lái)是會(huì)聚還是發(fā)散,故A、B都是正確;若入射光線平行于主光軸,則B點(diǎn)為凸透鏡的焦
4、點(diǎn),若入射光線沒(méi)有平行主光軸,則折射光線不會(huì)通過(guò)焦點(diǎn),即B不是焦點(diǎn),對(duì)于凹透鏡而言,沒(méi)有實(shí)焦點(diǎn),故C、D都是錯(cuò)誤的。
答案:A、B
例2、完成下列光路圖
解析:
畫(huà)通過(guò)透鏡的折射光線時(shí),應(yīng)記住三條特殊光線:⑴平行于主光軸的光線折射后通過(guò)焦點(diǎn)。(凸透鏡是實(shí)際光線通過(guò)焦點(diǎn),凹透鏡是光線的反向延長(zhǎng)線通過(guò)焦點(diǎn))⑵通過(guò)焦點(diǎn)的光線(或光線的延長(zhǎng)線),折射后平行于主光軸;⑶通過(guò)光心的光線,傳播方向不改變。
答案:如下圖所示
(二)探究凸透鏡成像規(guī)律
1、凸透鏡成像的原因
凸透鏡成像是由于光的折射現(xiàn)象形成的,從物體上一點(diǎn)發(fā)出的光線(或反射出的光線),經(jīng)凸透鏡折射后交于一點(diǎn),這點(diǎn)
5、就是物體上點(diǎn)的像點(diǎn),若干像點(diǎn)就形成了物體的像。
2、凸透鏡成像的規(guī)律
物距(u)
像的性質(zhì)
像距(v)
正倒
大小
虛實(shí)
u>2f
倒立
縮小
實(shí)像
f2f
uu
3、凸透鏡成像的大小變化規(guī)律
(1)凸透鏡成實(shí)像時(shí),若物距增大,則像距減小,像也減小;反之,若物距減小,則像距增大,像也增大。
(2)凸透鏡成虛像時(shí),若物距增大,則像距和像都增大;反之,若物距減小,則像距和像都減小。
4、利用透鏡的特殊光線作透鏡成像光路。
6、(1)物體處于2倍焦距以外
(2)物體處于2倍焦距和1倍焦距之間
(3)物體處于焦距以?xún)?nèi)
(4)凹透鏡成像光路
例3、一個(gè)物體在凸透鏡前20cm處,在屏上成一倒立縮小的像,則透鏡的焦距f( )
A.10cm < f < 20cm B.f > 10cm
C.f < 10cm D.f >20cm
解析:
解決這類(lèi)類(lèi)問(wèn)題的關(guān)鍵,是根據(jù)凸透鏡的成像特點(diǎn)和成像條件,物體通過(guò)凸透鏡成倒立,縮小的實(shí)像,物距必然大于二倍焦距,即u>2f。
本題中有20cm>2f
解不等式得:f<10cm
答案:C
例4、一物體放在凸透鏡前18c
7、m處,在透鏡另一側(cè)20 cm處成一清晰像,則此透鏡的焦距(?。?
A.一定大于20 cm
B.一定小于9 cm
C.一定在10 cm到8 cm之間
D.一定在9 cm到10 cm之間
解析:
由于本題中物像異側(cè),說(shuō)明此像是一實(shí)像;又由于像距比物距大,可推知此像是一放大、倒立的實(shí)像,此時(shí)物體應(yīng)在一倍焦距和二倍焦距之間,像在另一側(cè)的二倍焦距之外。
即:f<18cm<2f ①
20cm >2f ?、?
綜合①、②解得9cm
8、(?。?
A.這些水構(gòu)成一個(gè)凸透鏡,它對(duì)平行光有會(huì)聚作用。
B.透鏡必須是固體,水不可能成為凸透鏡。
C.水的下表面雖然近似于球面,但上表面卻是平的,所以它不可能起凸透鏡的作用。
C.只要是透明物質(zhì),就有可能構(gòu)成透鏡。
2、下列各鏡中,不能改變光束會(huì)聚或發(fā)散性質(zhì)是(?。?
A.凸透鏡 B.凹透鏡
C.凸鏡 C.平面鏡
3、如圖所示,四幅圖均表示光線通過(guò)凸透鏡前后的傳播方向,其中正確的是(?。?
A. B.
C. C.
4、一凸透鏡的焦點(diǎn)為F,一凹透鏡的焦點(diǎn)為F′,讓這兩個(gè)透鏡的一側(cè)都正對(duì)著太陽(yáng),則
9、在兩透鏡的另一側(cè)的焦點(diǎn)上,F(xiàn)與F′的溫度相比(?。?
A.F點(diǎn)的溫度較高
B.F′點(diǎn)的溫度較高
C.兩點(diǎn)溫度一樣高
C.無(wú)法判斷
5、關(guān)于凸透鏡對(duì)光線的作用,以下說(shuō)法中正確的是(?。?
A.平行射向凸透鏡的一束光,經(jīng)折射一定交于凸透鏡的焦點(diǎn)。
B.經(jīng)過(guò)凸透鏡會(huì)聚的光線一定交于一點(diǎn)。
C.凸透鏡只能使平行于主光軸的光線發(fā)生會(huì)聚作用。
C.過(guò)凸透鏡光心的光線,一定不改變傳播的方向。
6、一束平行光正對(duì)凸透鏡照射,在離透鏡10cm處的光屏上得到一個(gè)亮點(diǎn),那么當(dāng)物體在凸透鏡前25cm處時(shí),在透鏡的另一側(cè)可以得到(?。?
A.倒立縮小的實(shí)像 B.倒立放大的實(shí)像
C.正立縮
10、小的實(shí)像 C.正立放大的實(shí)像
7、將蠟燭放在離凸透鏡30cm的地方,在離物體45cm的光屏上可以得到燭焰的清晰的像,則(?。?
A.凸透鏡的焦距是90cm,像是放大的。
B.凸透鏡的焦距是18cm,像是放大的。
C.凸透鏡的焦距是10cm,像是放大的。
C.凸透鏡的焦距是10cm,像是縮小的。
8、某物體通過(guò)凸透鏡成一個(gè)倒立,縮小的實(shí)像,像與凸透鏡距離為20cm,則此凸透鏡的焦距為(?。?
A.f<10cm B.10cm20cm C.無(wú)法判斷
9、在研究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)中,如果在光屏上得到一個(gè)放大、倒立
11、的像,量得光屏到透鏡的距離為24cm,則凸透鏡的焦距可能為(?。?
A.20cm B.15cm
C.12cm C.10cm
10、一凸透鏡的焦距為15cm,當(dāng)物體放在距焦點(diǎn)5cm處,一定能得到(?。?
A.正立放大的虛像
B.倒立放大的實(shí)像
C.倒立縮小的實(shí)像
C.倒立、放大實(shí)像或正立放大虛像
提示:
1、凸透鏡對(duì)光線有會(huì)聚作用,凹透鏡和凸鏡對(duì)光線有發(fā)散作用
3、根據(jù)凸透鏡的性質(zhì)——對(duì)光線有會(huì)聚作用
6、該凸透鏡的焦距為10cm
7、由題可知,物距為30cm,像距為15cm
8、f<20cm
12、<2f 所以10cm2f 即 f<12cm
第1題 正確答案為 AD
第2題 正確答案為 D
第3題 正確答案為 C
第4題 正確答案為 A
第5題 正確答案為 D
第6題 正確答案為 A
第7題 正確答案為 D
第8題 正確答案為 B
第9題 正確答案為 D
第10題 正確答案為 D
B卷
窗體底端
二、填空題
11、讓凸透鏡正對(duì)著太陽(yáng)光,移動(dòng)凸透鏡的位置,直到地上的亮斑最小最亮,這亮點(diǎn)到凸透鏡光心的距離是________,亮斑所在的位置就是該凸透鏡的___
13、______。
12、當(dāng)凸透鏡焦距為20cm時(shí),要在光屏上成一縮小的像,蠟燭可在距凸透鏡___________移動(dòng),要使像變大些但仍是縮小的,蠟燭應(yīng)(填“遠(yuǎn)離”或“靠攏”)凸透鏡,同時(shí)光屏離凸透鏡應(yīng)___________(填“近”或“遠(yuǎn)”)些。
13、如圖所示,把蠟燭放在a、b、c、d各點(diǎn),調(diào)節(jié)光屏的位置,則:(其中F為焦點(diǎn),P為二倍焦距處)
?。?)在屏上出現(xiàn)的實(shí)像最大時(shí),蠟燭放在___________點(diǎn)上。
?。?)在屏上出現(xiàn)的實(shí)像最小時(shí) ,蠟燭放在___________點(diǎn)上。
?。?)當(dāng)屏上出現(xiàn)與物體等大的實(shí)像時(shí),蠟燭放在___________點(diǎn)上。
?。?)當(dāng)屏
14、上觀察不到像時(shí),蠟燭放在___________點(diǎn)上。
?。?)當(dāng)蠟燭放在___________點(diǎn)上,凸透鏡不可能成像。
?。?)若把蠟燭入在C點(diǎn)上,能成倒立、___________的實(shí)像,把屏和蠟燭的位置顛倒一下,則成___________的、倒立的實(shí)像。
答案:
11、焦距;焦點(diǎn)
12、40cm之外;靠攏;遠(yuǎn)
13、⑴ c;⑵ a;⑶ b;⑷ d;⑸ F;⑹放大;縮小
三、綜合題
14、給你一些透鏡,你怎樣鑒別它們是凸透鏡還是凹透鏡?請(qǐng)寫(xiě)出三種方法。
答案:
?。?)觀察法:中間厚、邊緣薄的是凸透鏡,中間薄、邊緣厚的是凹透鏡。
?。?)聚焦法:把透鏡正對(duì)
15、太陽(yáng),上下移動(dòng)透鏡的位置,能在地面上找到會(huì)聚點(diǎn)的是凸透鏡,反之為凹透鏡。
(3)成像法:將透鏡靠近書(shū)本等物體,能看到放大正立的虛像,起放大作用的是凸透鏡,反之為凹透鏡。
15、如圖所示,光射到某光具上,要使出射光線沿水平方向射出,請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出三種不同的光學(xué)元件。
解答:
如下圖所示
中考解析
一、中考要求
透鏡及透鏡的成像規(guī)律是歷年中考的必考內(nèi)容,考查的知識(shí)點(diǎn)有透鏡的種類(lèi)及光學(xué)性質(zhì)、凸透鏡成像的條件和規(guī)律。常見(jiàn)的題型有選擇題,填空題和作圖題。
二、中考新題例說(shuō)
1、(上海)在下圖中,凸透鏡焦距為10厘米。保持透鏡位置不變,當(dāng)蠟燭在15厘米刻度處時(shí),為了
16、在光屏的中心找到像,應(yīng)調(diào)整光屏的____________,并將光屏向____________方向移動(dòng)(選填“遠(yuǎn)離透鏡”或“靠近透鏡”)。
答案:高度 靠近透鏡
2、(陜西?。┠惩瑢W(xué)在做研究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)時(shí),保持凸透鏡位置不變,如圖所示,先后使?fàn)T焰位于a、b、c、d四點(diǎn),并分別調(diào)整光屏的位置。實(shí)驗(yàn)后,他歸納出以下結(jié)論,其中錯(cuò)誤的是(?。?
A.使?fàn)T焰位于a點(diǎn)時(shí),屏上出現(xiàn)的實(shí)像最小
B.使?fàn)T焰位于c點(diǎn)時(shí),屏上出現(xiàn)的實(shí)像最大
C.使?fàn)T焰位于a點(diǎn)時(shí),成縮小的實(shí)像
D.使?fàn)T焰位于d點(diǎn)時(shí),成放大的實(shí)像
答案:D
3、(黃岡市)如圖,是一種稱(chēng)之為“七仙女”的神奇玻璃酒杯,空杯時(shí)什么
17、也看不見(jiàn),斟上酒,杯底立即顯現(xiàn)出栩栩如生的仙女圖.下列對(duì)仙女圖形成原因的探討,正確的是(?。?
A.可能是酒具有化學(xué)顯影作用
B.可能是酒的液面反射,在酒中出現(xiàn)放大的像
C.可能是圖片在杯底凸透鏡焦點(diǎn)處成放大的像
D.可能是斟酒后杯底凸透鏡焦距變大,使圖片顯影
答案:D
課外拓展
1、我國(guó)歷史上的冰透鏡
早在我國(guó)西漢(前206~公元25年)《淮南萬(wàn)畢術(shù)》中就有關(guān)于冰透鏡記載:“削冰令圓,舉以向日,以艾承其影,則火生.”其后,晉朝張華的《博物志》中也有類(lèi)似記載。
冰遇陽(yáng)光會(huì)熔化,冰透鏡對(duì)著太陽(yáng)卻能聚光使艾絨著火,令人懷疑。清代科學(xué)家鄭復(fù)光(1780一?)根據(jù)《淮南萬(wàn)畢
18、術(shù)》的記載,親自動(dòng)手做過(guò)一些實(shí)驗(yàn),證實(shí)冰透鏡的確可以取火。他在“鏡鏡冷癡”中寫(xiě)道,將一只底部微凹的錫壺,內(nèi)裝沸水,用壺在冰面上旋轉(zhuǎn);可制成光滑的冰透鏡,利用它聚集日光,可使紙點(diǎn)燃。
2、水透鏡聚光取火
如圖所示,用粗鐵絲彎成圓圈;圓圈上蒙一層透明的塑料薄膜.在薄膜上面倒入適量的水,薄膜受到水的壓力作用下墜,形成了水透鏡.將水透鏡支在一定的高度,讓陽(yáng)光穿過(guò)透鏡,在地面上聚焦,便可以將放在地面的紙片點(diǎn)燃。
實(shí)驗(yàn)中的這種水透鏡也經(jīng)常會(huì)給人類(lèi)帶來(lái)意想不到的災(zāi)難。如在人跡罕至的熱帶叢林,常常發(fā)生神秘的大火,使大片森林付之一炬,許多鳥(niǎo)獸葬身火海。起初人們并不知道森林起火的原因,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的調(diào)查與研究,終于后來(lái)發(fā)現(xiàn)了起火的原因.原來(lái),每天清晨,林木的樹(shù)葉上常掛著露珠,由于地處赤道附近,太陽(yáng)雖然剛剛升起卻已驕陽(yáng)似火,烈日炎炎,陽(yáng)光照在露珠上,而每顆露珠又恰似凸透鏡使陽(yáng)光會(huì)聚于焦點(diǎn).假若恰好有枯草或干樹(shù)葉位于這個(gè)焦點(diǎn)上。它們很快就會(huì)被點(diǎn)燃起來(lái).特別是小鳥(niǎo)愛(ài)用干草或枯枝在樹(shù)枝上搭巢,森林大火常從鳥(niǎo)巢燒起。