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第五章 透镜及其应用
透镜
第1节
01
认识凸透镜和凹透镜，了解透镜的焦点和焦距。
02
通过观察，认识凸透镜对光起会聚作用和凹透镜对光起发散作用。
03
能初步领略透镜对光的神奇作用，激发求知欲。
在生活中，常看见一些用玻璃制作的与“镜”有关的用品，让我们认识一下。
老花镜
近视镜
放大镜
照相机上的镜头
投影机上的镜头
它们有一个共同的特点：都是玻璃制作的，且能透光，在物理上叫做透镜。
透镜有什么重要的性质？从这节课开始一起探究学习。
显微镜的镜头
活动1　感受凸透镜和凹透镜
(1)取一个放大镜，用手摸一摸中间和边缘部分，发现厚度不一样，中间
，边缘 ；
(2)取一个近视眼镜的镜片，用手摸一摸中间和边缘部分，发现厚度不一样，中间 ，边缘 。(以上均选填“厚”或“薄”)
厚
薄
薄
厚
一 凸透镜和凹透镜
1. 透镜（lens）
透镜通常用玻璃制成，它们的两个表面至少有一个表面是 的一部分，透镜能让光透过去，光在进入和离开透镜时都发生折射。
球面
(1)凸透镜(convex lens): 中间厚、边缘薄的透镜。如： 、
、 等；
(2)凹透镜(concave lens)：中间薄、边缘厚的透镜。如： 。
凹透镜及表示符号
凸透镜及表示符号
仔细观察图甲和图乙中的透镜，有什么特征？
甲
乙
2. 透镜种类
远视镜片
照相机的镜头
放大镜
近视镜片
球心
C1
球心
C2
光心
凸透镜的主光轴和光心
3. 透镜的主光轴和光心
主光轴
(1)主光轴：透镜上通过两个球面 的直线叫主光轴。
(2)光心：主光轴上有一个特殊的点，通过这个点的光传播方向 ，这个点叫作透镜的光心。
球心
不变
C2
C1
球心
球心
光心
凹透镜的主光轴和光心
主光轴
二 透镜对光的作用
活动2　感受凸透镜的会聚作用
(1)将一凸透镜正对着太阳光(或其他平行光)，再把一张纸放在它的另一侧，来回移动，调整凸透镜与纸的距离，观察光斑的变化。
凸透镜对光有会聚作用
(2)让平行于透镜主光轴的几束光射向凸透镜，观察光通过透镜后的偏折方向。
(3)结论：凸透镜对光有 作用(也叫会聚透镜)。
会聚
活动3　感受凹透镜的发散作用
(1)拿一个凹透镜正对着太阳光，再把一张纸放在它的另一侧来回移动。
凹透镜对光有发散作用
(2)让平行于透镜主光轴的几束光射向凹透镜，观察光通过透镜后的偏折方向。
(3)结论：凹透镜对光有 作用(也叫发散透镜)。
发散
F
主光轴
会聚
会聚
1.入射到凸透镜的光如果不是平行光，还能会聚吗？让不平行于透镜主光轴的几束光射向凸透镜，观察光的传播方向。
答案　能会聚，凸透镜对光有会聚作用，经凸透镜折射的光线相对于入射光线，更靠近主光轴。
F
F
发散
发散
2.入射到凹透镜的光如果不是平行光，还能发散吗？让不平行于透镜主光轴的几束光射向凹透镜，观察光的传播方向。
答案　能发散，凹透镜对光有发散作用，经凹透镜折射的光线相对于入射光线，更远离主光轴。
1. 凸透镜的焦点和焦距
(1)焦点：凸透镜能使平行于主光轴的光会聚在主光轴上的一点，这个点叫作 ，用F表示。
(2)焦距：焦点到 的距离叫作焦距，用f表示。
F 焦点
f
焦距
光心O
三 透镜的焦点、焦距和三条特殊光线
焦点
光心
(3)凸透镜有 个焦点，并且关于 对称。
凸透镜两侧各有一个焦点F1、 F2 ，这两个焦点关于光心对称，两侧的两个焦距 f 相等。
焦点 F1
f1
焦距
焦点 F2
f2
焦距
两
光心
(4)凸透镜焦距的意义：凸透镜表面的凸起程度决定了它的焦距的长短，凸透镜表面越凸，焦距越 ，对光的会聚作用越 。
如图所示，甲凸透镜的焦距小，对光的会聚作用强。
小
强
太阳离我们非常远，射到地面的阳光可以看做平行光。想一想，怎样利用阳光测量凸透镜的焦距。找几个不同规格的凸透镜，试着测量它们的焦距。
太阳光聚焦法：把凸透镜正对太阳光，上下移动透镜，能在纸上形成最小、最亮的光斑，这个光斑是凸透镜的焦点，用刻度尺测量焦点到凸透镜的距离是凸透镜的焦距。
焦点 F
f
焦距
(5)利用阳光测量凸透镜的焦距。
2. 凹透镜的焦点和焦距
(1)焦点：平行于主光轴的光线通过凹透镜后 ，发散光线的反向延长线相交于主光轴上的一点，这个点叫凹透镜的 。它不是实际光线的会聚点，凹透镜有 个焦点，关于光心对称。
(2)焦距：焦点到凹透镜 的距离叫作焦距。凹透镜焦距的大小表示其 能力的强弱，焦距越小，对光的发散能力越 。
发散
焦点
两
光心
发散
强
f
焦点
F
焦距
把折射光线反向延长看一看
折射光线好像
从点F射出的
O
凹透镜的焦点和焦距
3.凸透镜的三条特殊光线
(1)通过光心的光线传播方向 (选填“改变”或“不改变”)。
(2)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过 。
(3)经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于 。
不改变
焦点
主光轴
凸透镜的三条特殊光线
(3)经过凸透镜焦点的光线经
凸透镜折射后平行于主光轴
F
F
(2)平行于主光轴的光线经
凸透镜折射后通过焦点
F
F
(1)通过光心的光线
传播方向不改变
F
F
4.凹透镜的三条特殊光线
(1)通过光心的光线传播方向 。
(2)平行于主光轴的光线经凹透镜折射后发散，发散光线的反向延长线通过 。
(3)射向凹透镜焦点的光线经凹透镜折射后 主光轴射出。
不改变
焦点
平行于
凹透镜的三条特殊光线
(3)对着凹透镜异侧虚焦点入射的
光线经凹透镜后平行于主光轴
F
F
(2)平行于主光轴的光线经凹透镜后
发散光线的反向延长线通过虚焦点
F
F
(1)通过光心的光线
传播方向不改变
F
F
焦点和
焦距
透镜
透 镜
①凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜.
②凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜.
③主光轴：通过两个球面球心的直线叫做主光轴.
④光心：主轴上有个特殊点，通过这个点的光传播
方向不变，该点叫做光心。
①凸透镜对光有会聚作用，也叫会聚透镜；
②凹透镜对光有发散作用，也叫发散透镜。
①凸透镜能使跟主光轴平行的光会聚在主光轴上的一点，这个点叫做焦点F，从焦点到光心的距离叫做焦距f。
②凹透镜能使跟主光轴平行的光发散，发散光线的反向延长的交点叫做焦点F，从焦点到光心的距离叫做焦距f。
课堂总结
透镜对
光的作用
1.如图所示是光线通过透镜(图中未画出)的情形，其中所用透镜是凸透镜的是(　　)
C
A.① B.② C.③ D.①②③④
2.如果把一个玻璃球分割成五块，其截面如图所示，这五块玻璃a、b、c、d、e中属于凸透镜的是　　　；属于凹透镜的是　 。
acde
b
3.如图所示，小明手持凸透镜正对着太阳，下面放一张白纸，调节透镜到白纸的距离，会在白纸上得到最小最亮的光斑，在该光斑处能将火柴点燃，则该光斑所处的位置就是透镜的　　　，该光斑到透镜中心的距离叫　　　，经过　　　的光不改变方向。
焦点
焦距
光心
4.如图所示，在注有清水的试管内留有一稍大的空气泡，使太阳光从试管的正上方向下照，观察试管下方的白纸，可以发现白纸上与空气泡相对应的位置较　　(选填“亮”或“暗”)，这是因为气泡与周围水组成
　　 透镜，太阳光射向空气泡和它下方的水后，出射光线会被　　　(选填“会聚”或“发散”)。
暗
凹
发散
5.在框内填上适当的透镜。
6.(2024·吉林)如图所示，O为凸透镜的光心，F为凸透镜的焦点，请画出图中折射光线对应的入射光线。
7.根据图中给出的入射光线，画出相应的折射光线。
8.利用太阳光测量凸透镜焦距时，小华将凸透镜正对太阳，再把一张纸放在它的下方，如图所示，当在纸上呈现一个并非最小的光斑时，测得这个光斑到凸透镜的距离为L。小华推断，凸透镜的焦距一定大于L。
(1)你认为小华的推断　　 　(选填“正确”或“不正确”)；
不正确
(2)为了检验小华的推断是否正确，你下一步的实验操是。
答案　如果向下移动凸透镜，此时光斑变大，说明光斑在焦点之前，焦距大于L，说明小华推断正确；如果向下移动凸透镜，此时光斑变小，说明光斑在焦点之后，焦距小于L，说明小华推断错误。
由图可知，①②④中经透镜折射后的光线与射向透镜的光线相比，远离主光轴，说明透镜对光线具有发散作用，所以是凹透镜；
③图中的光线经透镜折射后，与透镜前的光线相比，与主光轴的分离程度小，说明透镜对光线具有会聚作用，所以是凸透镜。
故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。
太阳光在白纸上最小最亮的光斑，就是透镜的焦点，该光斑到透镜中心的距离叫焦距。
由于气泡的存在，气泡周边的水形成中间薄边缘厚的凹透镜，凹透镜对光线有发散的作用，故在气泡的下面对应的位置较暗。
左图平行光线被发散，所以是凹透镜。如图所示.
右图中，要相交的光线平行，不再相交，光线被发散了，是凹透镜。如图所示.
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；延长线过焦点的光线经凹透镜折射后会平行于主光轴，如图所示：
(1)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚一点，这点是凸透镜的焦点，光线到达焦点并且继续向前射出，这个非最小的光斑可能在焦点之前，也可能在焦点之后，如下图所示，所以小华猜测不正确。
(2)如果向下移动凸透镜，此时光斑变大，说明光斑在焦点之前，焦距大于L，说明小华推断正确；如果向下移动凸透镜，此时光斑变小，说明光斑在焦点之后，焦距小于L，说明小华推断错误。

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