资源简介

1.透镜
【基础知识清单】
1．透镜分为 和 两类。
2．凸透镜对光线有 作用，凹透镜对光线有 作用。
【知识深层理解】
一、透镜
透镜的分类：透镜分为凸透镜和凹透镜两类，是用玻璃等透明物质制作的光学元件。
二、凸透镜
1．概念：中间厚边缘薄的透镜叫做凸透镜，如图6-1-1所示。
(
主轴
光心
O
)
(
图6
-
1
-
2
) (
图6
-
1
-
1
)
2．关于凸透镜的几个概念：
（1）主轴：凸透镜的两个表面都是球面的一部分，通过两个球面球心的直线叫做透镜的主轴，用点画线表示，如图6-1-2所示。
（2）光心：凸透镜的中心叫做凸透镜的光心，用“O”表示,如图6-1-2所示。
3．凸透镜的特点：
（1）凸透镜对光线有会聚作用: 如图6-1-3所示，让一束平行于主轴的平行光线正对凸透镜入射，发现平行光线经凸透镜折射后会聚于主轴上的一点，这说明凸透镜对光线有会聚作用，这个点叫做凸透镜的焦点，用“F”表示，凸透镜有两个焦点，左右各一个，焦点到光心的距离叫做凸透镜的焦距，用“f”表示。
(
物 理
自 学
高 速 路
O
F
F
f
图
6-1-3
图
6-1-4
f
太阳光
图
6-1-5
)
（2）凸透镜对物体具有放大作用:（该特点在《探究凸透镜的成像规律》中讲解），老花镜就是用凸透镜制作的,所以具有放大作用，如图6-1-4所示。
4．凸透镜焦点的虚实：凸透镜的焦点是实际光线的会聚点，所以凸透镜的焦点是实焦点。
5．凸透镜焦距的测量：如图6-1-5所示，把凸透镜正对太阳光（太阳光是平行光），在凸透镜的下方放一张白纸，上下移动凸透镜，当在白纸上出现最小、最亮的光斑时，用刻度尺测出光斑与凸透镜光心的距离，该距离即为凸透镜的焦距。
6．凸透镜的焦距与凸透镜薄厚的关系：如图6-1-6所示，在其他条件相同的情况下，凸透镜越薄，对光线的偏折能力越弱，焦距越大；凸透镜越厚，对光线的偏折能力越强，焦距越小。
(
O
F
F
f
O
F
F
f
图
6
-
1
-
6
)
三、凹透镜
1．概念：中间薄边缘厚的透镜叫做凹透镜，如图6-1-7所示。
(
主轴
光心
O
图6
-
1
-
7
图6
-
1
-
8
)
2．关于凹透镜的几个概念：
（1）主轴：凹透镜的两个表面都是球面的一部分，通过两个球面球心的直线叫做透镜的主轴，如图6-1-8所示。
（2）光心：凹透镜的中心叫做凹透镜的光心，用“O”表示，如图6-1-8所示。
3．凹透镜的特点：
(
F
F
物 理
自 学
高 速 路
图6
-
1
-
9
图6
-
1
-
10
)（1）凹透镜对光线有发散作用：如图6-1-9所示，用一束平行于主轴的平行光线正对凹透镜入射，发现光线经过凹透镜折射后变得发散，这说明凹透镜对光线有发散作用，但折射光线的反向延长线会交于主轴上一点，这个点叫做凹透镜的焦点，用“F”表示，凹透镜有两个焦点，左右各一个，焦点到光心的距离叫做凹透镜的焦距，用“f”表示。
（2）凹透镜对物体具有缩小作用：凹透镜对物体具有缩小作用，我们的近视镜就是用凹透镜制作的，如图6-1-10所示。
4．凹透镜焦点的虚实：凹透镜的焦点不是实际光线的会聚点，是折射光线反向延长线的交点，所以凹透镜的焦点是虚焦点。
四、为什么凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用
在《光的折射》中探究过光线通过三棱镜的光路图的特点：光线通过三棱镜折射后向底面偏折，如图6-1-11所示。对于凸透镜，我们可以看作由两个底边相对的三棱镜组成，光线通过三棱镜后向中间偏折，从而起到会聚作用，如图6-1-12所示。对于凹透镜，我们可以看作由两个尖端相对的三棱镜组成，光线通过三棱镜后向外偏折，从而起到发散作用，如图6-1-13所示。
(
F
F
凸透镜会聚原理
凹透镜发散原理
物 理 自 学 高 速 路
三棱镜
图6-1-11
图6-1-12
图6-1-13
)
五、凸透镜的三条特殊光线
(
O
F
F
图6
-
1
-
14
)1．平行于主轴的光线经凸透镜折射后过另一侧焦点：
如图6-1-14所示，根据凸透镜焦点的概念，平行于主轴的光线经过凸透镜后都会聚到焦点，所以每一条平行于主轴的光线经凸透镜折射后必过另一侧焦点。
共有4种情况，如图6-1-15所示：
1 (
F
O
F
) 2 (
F
O
F
)
3 (
F
O
F
) 4 (
F
O
F
)
图6-1-15
2．过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主轴：
(
F
O
F
F
O
F
图
6-1-16
)
如图6-1-16所示，根据折射光路的可逆性可知，过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主轴。共有4种情况，如图6-1-17所示：
1 (
F
O
F
) 2 (
F
O
F
)
3 (
F
O
F
) 4 (
F
O
F
)
图6-1-17
3．过光心的光线过凸透镜后传播方向不变：
由于凸透镜的对称性，过光心的光线过凸透镜后传播方向不变。共有4种情况，如图6-1-18所示：
1 (
F
O
F
) 2 (
F
O
F
)
3 (
F
O
F
) 4 (
F
O
F
)
图6-1-18
六、凹透镜的三条特殊光线
(
F
F
图6
-
1
-
19
O
)1．平行于主轴的光线经凹透镜折射后反向延长线过焦点：
如图6-1-19所示，根据凹透镜焦点的概念，平行于主轴的光线经凹透镜折射后反向延长线过焦点，所以每一条平行于主轴的光线经凹透镜折射后反向延长线必过焦点。共有4种情况，如图6-1-20所示：
1 (
F
O
F
) 2 (
F
O
F
)
3 (
F
O
F
) 4 (
F
O
F
)
图6-1-20
2．指向另一侧焦点的光线，经过凹透镜折射后平行于主轴：
(
F
O
F
F
O
F
图6-1-21
)
如图6-1-21所示，根据折射光路的可逆性可知，指向另一侧焦点的光线，经过凹透镜折射后平行于主轴。共有4种情况，如图6-1-22所示：
1 (
F
O
F
) 2 (
F
O
F
)
3 (
F
O
F
) 4 (
F
O
F
)
图6-1-22
3．过光心的光线过凹透镜后传播方向不变：
由于凹透镜的对称性，过光心的光线过凹透镜后传播方向不变
。共有4种情况，如图6-1-23所示：
1 (
F
O
F
) 2 (
F
O
F
)
3 (
F
O
F
) 4 (
F
O
F
)
图6-1-23
七、凸透镜与凹透镜的判断
【例题1】如图6-1-24所示，根据光线的偏折情况在方框内填上适当的透镜。
(
甲
) (
乙
) (
丙
) (
丁
)
图6-1-24
解析：凸透镜和凹透镜的判断主要是根据透镜所起的作用：凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用。具体方法是：比较经过透镜前后的光线，如果起到了会聚作用，则是凸透镜；如果起到发散作用，则是凹透镜。
对于甲图：经过比较发现，经过透镜后光线向中间靠拢，说明该透镜起到的是会聚作用，所以应该是凸透镜，如图6-1-25甲所示。
对于图乙：经过比较发现，经过透镜后光线向外扩张，说明该透镜起到的是发散作用，所以应该是凹透镜，如图6-1-25乙所示。
对于图丙：经过比较发现，经过透镜后两条光线向中间靠拢，说明该透镜起到的是会聚作用，所以应该是凸透镜，如图6-1-25丙所示。
(
甲
) (
乙
) (
丙
) (
丁
)
图6-1-25
对于图丁：经过比较发现，经过透镜后光线向外扩张，说明该透镜起到的是发散作用，所以应该是凹透镜，如图6-1-25丁所示。
【常见错误做法】过透镜后光线相交的填凸透镜，不相交的填凹透镜。
【总结】
（1）根据透镜所起的作用判断透镜的类型：凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用。
（2）具体方法是：比较经过透镜前后的光线，如果光线向中间靠拢，则起到了会聚作用，应该是凸透镜；如果向外扩张，则起到发散作用，应该是凹透镜。
【哲理故事】
凿壁偷光
匡衡勤奋好学，但家中没有蜡烛。邻家有蜡烛，但光亮照不到他家，匡衡就在墙壁上凿了洞引来邻家的光亮，让光亮照在书上读书。县里有个大户人家叫文不识，家中富有，有很多书。匡衡就到他家去做雇工，但不要报酬。主人感到很奇怪，问他为什么这样，他说：“我想读遍主人家的书。”主人听了，深为感叹，就借给匡衡书（用书资助匡衡），并不要报酬。于是匡衡成了一代大学问家。

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