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多彩的光——透镜及其应用
一、透镜
1、透镜
（1）透镜：透明物质制成（一般是玻璃），至少有一个表面是球面的一部分，对光起折射作用的光学元件。
（2）透镜的类型
①凸透镜：边缘薄，中央厚。（图甲）
②凹透镜：边缘厚，中央薄。（图乙）
（3）主光轴和光心
①主光轴
通过透镜的两个球面球心的直线叫主光轴。
②光心
主光轴上有个特殊的点，通过它的光传播方向不变。（透镜中心可认为是光心）
2、透镜对光的作用
（1）凸透镜：对光有会聚作用。
（2）凹透镜：对光有发散作用。
　　　　　　　　　　　
（3）辨析
①会聚不一定相交。因为会聚是相对于不发生折射时的光线来说的。
②发散不一定不想交。因为发散是相对于不发生折射时的光线来说的。
③光线经过透镜后总是向较厚的一端偏折。
3、焦点和焦距
（1）焦点：凸透镜能使跟主轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这点叫透镜的焦点，用“F”表示。
（2）虚焦点：跟主光轴平行的光线经凹透镜后变得发散，发散光线的反向延长线相交在主光轴上一点，这一点不是实际光线的会聚点，所以叫虚焦点。
（3）焦距：焦点到光心的距离叫焦距，用“”表示。f越小表示偏折光线的能力越强。
4、三条特殊光线
凸透镜 通过光心的光线经凸透镜后传播方向不变 通过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴 跟主光轴平行的光线经凸透镜折射后过焦点
凹透镜 通过光心的光线经凹透镜后传播方向不变 射向凹透镜的光线如果其延长线通过虚焦点，则经凹透镜折射后平行于主光轴 跟主光轴平行的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过焦点
二、凸透镜成像规律
1、探究凸透镜成像规律实验
（1）实验器材
带刻度的光具座、蜡烛（或F光源）、凸透镜、光屏
（2）实验步骤
①将蜡烛、凸透镜、光屏一次放在光具座上，调整三者的位置关系，使烛焰的中心，凸透镜光心，光屏的中心在同一高度；
②将蜡烛放在两倍焦距以外的位置，移动光屏直到光屏上呈现明亮清晰的蜡烛的像，观察蜡烛像的正倒和大小，并记录此时物距u和像距v；
③将蜡烛逐渐靠近凸透镜，重复步骤②，并记录当物距等于两倍焦距、物距在一倍焦距和两倍焦距之间、物距等于一倍焦距、物距小于一倍焦距时的数据；
④当物距等于一倍焦距时，光屏上不成像，此时撤去光屏，眼睛直接透过光屏观察；
⑤当物距小于一倍焦距时，光屏上不成像，此时撤去光屏，眼睛直接透过光屏观察。
（3）实验数据
物距u 像距v 像的性质 像与物的分布 应用
大小 正倒 虚实
缩小 倒立 实像 异侧 照相机
等大 倒立 实像 异侧 侧焦距
放大 倒立 实像 异侧 幻灯机/投影仪
不成像 探照灯/平行光
放大 正立 虚像 同侧 放大镜
（4）规律总结
①一倍焦距分虚实，两倍焦距分大小。
②像距越大像越大。
③像与物的移动方向始终相同。
（5）注意事项
①当蜡烛逐渐变短，蜡烛的像会上移。
②用手将凸透镜遮住一半，光屏上的像仍是完整的，但是会变暗（因为到达光屏的光线减少），光屏上不会呈现手指的像（手指与透镜的距离小于一倍焦距）。
2、凸透镜成像光路图
成倒立缩小实像时，物距，像距如下图所示：
2、成倒立放大实像时，物距，像距如下图所示：
3、成正立放大虚像时，物距如下图所示：
三、透镜的应用
1、眼睛的视物原理
（1）眼睛的构造：晶状体、瞳孔、视网膜、视神经、玻璃体等部分构成。
（2）视物原理：晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏，来自物体的光线，通过瞳孔，经过晶状体成像在视网膜上，再经过神经系统传到大脑，经过大脑处理，我们就看到了物体。
（3）正常眼睛：正常人的眼睛具有很强的自我调节本领，可以使远处的物体和近处的物体都成像在视网膜上。
（4）拓展
1、从图中可以看出，一只眼的观察范围大约是150°，而两只眼的观察范围就接近180°。人的两眼观察范围有很大一部分是相互重叠的。人只有同时使用两只眼睛，才能准确地判断物体的前后距离。
2、近视眼远视眼及其矫正
（1）近视眼：只能看清近处的物体，而看不清远处的物体，这样的眼睛被称为近视眼。如图（a）所示。
（2）远视眼：有些人的眼睛，它将物体成像在视网膜后，这样的眼睛称为远视眼。如图（b）所示。
（3）近视眼的矫正：
在近视眼模型前加一个焦距合适的凹凸镜，能改善物体在“视网膜”上的成像情况，如图所示：
（4）远视眼的矫正：
在远视眼模型前加一个焦距合适的凸透镜，能改善物体在“视网膜上的成像情况。”如图所示：
（5）拓展
①焦度：透镜的焦距越短，折光本领越大，透镜焦距的倒数叫透镜焦度。用φ表示即：
②焦距以米为单位时，焦度的单位是屈光度。眼镜度数是屈光度数乘以100。如焦距为1/5m的凸透镜，焦度为5屈光度，用它做成的远视镜片为+500度。
③度数：远视镜的度数为正数，近视眼的度数为负数。
3、放大镜
（1）成像原理：放大镜（凸透镜）成正立、放大的虚像。
（2）成像规律：
①像与物体位于凸透镜的同侧；
②放大镜离被观察的物体越近，所成的像越小；放大镜离物体越远，所成的像越大；
③如果放大镜与物体的距离大到一定程度，所成的放大的虚像便消失了。
4、照相机：
（1）照相机原理：来自物体的光经过照相机镜头后会聚在胶卷上，形成被照物体的像。胶卷上涂着一层对光敏感的物质，它在曝光后发生化学变化，物体的像就被记录在胶卷上，经过显影、定影后成为底片，再用底片洗印就可以得到相片。
（2）类型：胶片相机、数码相机。数码相机仍离不开透镜，主要改变在于将感光片换成电子感光器材，代替了胶片相机的胶卷。
（3）成像特点：
①照相机成缩小、倒立的实像；
②像距小于物距；
③像与物体位于凸透镜的两侧。
5、显微镜
（1）目镜和物距都是凸透镜。如图所示
（2）成像原理：来自被观察物体的光经物镜后，在目镜的焦点以内成倒立、放大的实像，这一实像又经目镜成正立、放大的虚像。两次放大，放大倍数等于两次放大倍数之积。。
6、望远镜：
（1）图中望远镜的基本元件是透镜和三棱镜：
（2）望远镜的作用是看清远处的物体，望远镜的物镜成的像是倒立缩小的，但是像离我们的眼睛更近了，经过目镜的放大，我们观察像的视角变大，这样就能观察的清楚了。
（3）望远镜的物镜的直径越大，来自远处的物体的光射到物镜上的就越多，经物镜会聚后所成的像就越亮。这对与观察天空中的暗星非常重要。

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