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第五章 透镜及其应用
目 录/
1.
凸透镜和凹透镜
2.
生活中的透镜
3.
凸透镜的成像规律
4.
眼睛和眼镜
5.
显微镜和望远镜
PART 01
凸透镜和凹透镜
一、凸透镜和凹透镜
1.定义：
凸透镜：中间比边缘厚的叫做凸透镜；
凹透镜：中间比边缘薄的叫做凹透镜。
一般透镜的两个表面中至少一个表面是球面的一部分。如果透镜的厚度远小于球面的半径，这种透镜就叫做薄透镜。
一、凸透镜和凹透镜
2.光心和主光轴
（1）光心：透镜的中心O叫做光心，凡是经过这一点的光都不改变传播方向。可以认为薄透镜的光心就在透镜的中心。
（2）主光轴：通过光心O和球面球心C 的直线叫做透镜的主光轴。
一、凸透镜和凹透镜
(1)凸透镜能使跟主光轴平行的光会聚在主光轴上的一点，这个点叫做凸透镜的焦点，凸透镜有两个实焦点，用字母“F”表示，焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距，用字母“f ”表示。
O
F
f
主光轴
3.焦点和焦距
一、凸透镜和凹透镜
3.焦点和焦距
(2)凹透镜使平行于主光轴的光线发散，它没有实焦点，但通过凹透镜的光线的反向延长线交在主光轴上一点，这个点是凹透镜的虚焦点，凹透镜有两个虚焦点。
虚焦点
F
O
f
主光轴
一、凸透镜和凹透镜
4.透镜对光的作用
凸透镜（会聚透镜）
凹透镜（发散透镜）
凸透镜对光线有会聚作用，所以也叫做会聚透镜。
凹透镜对光线有发散作用，所以也叫做发散透镜。
过光心的光线经折射后方向不改变。
平行于主光轴的光线经折射后过焦点。
过焦点的光线经折射后平行于主光轴。
F
F
O
F
F
O
F
F
O
一、凸透镜和凹透镜
5.关于凸透镜的三条特殊光线
一、凸透镜和凹透镜
6.关于凹透镜的三条特殊光线
F
F
O
过光心的光线经折射后方向不改变。
平行于主光轴的光线经折射后反向延长线过入射光线一侧的虚焦点。
延长线过对侧虚焦点的光线经折射后平行于主光轴。
F
F
O
F
F
O
一、凸透镜和凹透镜
7.测量透镜的焦距
让平行光通过凸透镜照到白纸上，慢慢调整白纸到凸透镜的距离，直到白纸上的光斑最小最亮为止，用刻度尺量出白纸到凸透镜的距离，就是焦距。
PART 02
生活中的透镜
二、生活中的透镜
1.照相机
①照相机的结构：
镜头：相当于一个凸透镜；
胶片：相当于光屏
一、凸透镜和凹透镜
照相机原理
物体的像
1.照相机
②照相机成像原理：
物体离照相机镜头的距离要大于胶片到照相机镜头的距离；
物体离照相机镜头的距离大于凸透镜的二倍焦距；
胶片到照相机镜头的距离大于凸透镜的一倍焦距小于其二倍焦距。
③照相机的成像特点：
照相机成缩小、倒立的像。
像距小于物距。
像与物体位于凸透镜的两侧。
一、凸透镜和凹透镜
2.投影仪
①投影仪的结构：
镜头相当于凸透镜；
投影片相当于物体；
屏幕相当于光屏。
二、生活中的透镜
2.投影仪
②投影仪的成像原理：
物体离照相机镜头的距离要小于胶片到照相机镜头的距离；
物体离照相机镜头的距离大于凸透镜的一倍焦距小于其二倍焦距；
胶片到照相机镜头的距离大于凸透镜的二倍焦距。
二、生活中的透镜
2.投影仪
③投影仪的成像特点：
投影仪（或幻灯机）成放大、倒立的像。
像距大于物距。
像与物体位于凸透镜的两侧。
二、生活中透镜
3.放大镜
①生活中常用的放大镜也是一个凸透镜，它是最常用的光学仪器之一。
②放大镜原理：把放大镜放在物体跟眼睛之间，适当调整距离，我们就能看清物体的细微之处。
③放大镜的成像特点：
（1）放大镜成放大、正立的像。
（2）像与物体位于凸透镜的同侧。
PART 03
凸透镜的成像规律
三、凸透镜的成像规律
1.为什么要调整凸透镜的光心、蜡烛火焰的焰心、光屏的中心三者位于同一高度？
答案：使光屏上所成的像在光屏的中央。
2.点燃蜡烛在调整高度前还是在调整高度后？
答案：显然是在调整高度前。
3.某次实验中，一个同学点燃蜡烛后，移动光屏始终找不到烛焰清晰的像，请同学分析出现这种情况的原因可能有哪些？
答案：1.蜡烛位于一倍焦距或者一倍焦距以内；
2.烛焰的焰心、透镜的光心、光屏的中心不在同一高度；
3.蜡烛过于靠近焦点，所成的像像距很大，光具座长度不够。
三、凸透镜的成像规律
4.若在实验时，无论怎样移动光屏，在光屏都得不到像，可能的原因有：
①蜡烛在焦点以内；②烛焰在焦点上③烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度；④蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光具座的光屏无法移到该位置。
三、凸透镜的成像规律
物距 像的特点 像的位置 应用
正倒 大小 虚实 同侧或异侧 像距
u>2f
u=2f
fu=f
u倒立
缩小
实像
异侧
f照相机
倒立
等大
实像
异侧
v=2f
测焦距
倒立
放大
实像
异侧
v>2f
投影仪
不成像
正立
放大
虚像
同侧
放大镜
1.一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小。
2.凸透镜所成的实像都是倒立的，虚像都是正立的。
三、凸透镜的成像规律
3.成实像时：
4.成虚像时：
三、凸透镜的成像规律
凸透镜成像规律助记口诀:
2.物近、像远、像变大，焦点以内反变化；
1.一倍焦距定虚实，二倍焦距定大小；
3.像距大，成大像；像距小，成小像。
PART 04
眼睛和眼镜
四、眼睛和眼镜
1.人眼的结构：
角膜
晶状体
视网膜
瞳孔
睫状体
视神经
共同作用相当于凸透镜
相当于光屏
玻璃体
四、眼睛和眼镜
视网膜
睫状体
晶状体
晶状体
视网膜
睫状体
当睫状体放松时，晶状体变薄，焦距变长,远处来的光线恰好会聚在视网膜上，眼球可以看清远处的物体。
当睫状体收缩时，晶状体变厚，焦距变短，近处来的光线恰好会聚在视网膜上，眼球可以看清近处的物体。
2.人眼看清远近物体的原理：
看远处的物体
看近处的物体
四、眼睛和眼镜
1.眼睛调节的两个极限点叫远点和近点。正常眼睛的远点在无限远，近点大约在10cm处。
2.正常眼睛观察近处物体最清晰而又不疲劳的距离，大约25cm，叫做明视距离。
四、眼睛和眼镜
眼睛 照相机
结构 晶状体（相当于凸透镜） 镜头（相当于凸透镜）
瞳孔 光圈
视网膜（有感光细胞） 底片（有感光材料）
成像 倒立、缩小、实像
调节作用 像距不变，当物距改变时，通过改变晶状体的弯曲程度，来改变焦距，使视网膜上成的像清晰。 焦距不变，当物距改变时，通过改变镜头与底片间的距离，来改变像距，使底片上成的像清晰。
照相机与眼睛的联系与区别
四、眼睛和眼镜
①近视眼的成因：
晶状体太厚，折光能力太强，或者眼球在前后方向上太长，因此来自远处某点的光会聚在视网膜前，到达视网膜时已经不是一点而是一个模糊的光斑了。
利用凹透镜能使光发散的特点，在眼睛前面放一个合适的凹透镜，就能使来自远处物体的光会聚在视网膜上。
②近视眼的矫正：
3.近视眼的成因及矫正
三、凸透镜的成像规律
4.远视眼的成因及矫正
①远视眼的成因：
②远视眼的矫正：
晶状体太薄，折光能力太弱，或者眼球在前后方向上太短，因此来自近处某点的光还没有会聚成一点就到达视网膜了，在视网膜上形成一个模糊的光斑。
凸透镜能使光会聚，在眼睛前面放一个合适的凸透镜，就能使来自近处物体的光会聚在视网膜上。
四、眼睛和眼镜
4.眼镜的度数
Φ叫焦度，通常把透镜焦距的倒数叫做透镜焦度。即：
1.透镜焦距f 的长短标志着折光本领的大小。焦距越短，折光本领越大。
1.眼镜的度数：
眼镜的度数=φ×100
2.凸透镜（远视镜片）的度数是正数，凹透镜（近视镜片）的度数是负数。
眼镜的度数=
PART 05
显微镜和望远镜
五、显微镜和望远镜
1.显微镜
①显微镜的结构：
（1）显微镜镜筒的两端各有一组透镜，每组透镜的作用都相当于一个凸透镜。
（2）目镜：靠近眼睛的凸透镜叫做目镜。
（3）物镜：靠近被观察物体的凸透镜叫做物镜。
五、显微镜和望远镜
显微镜的物镜成像与投影仪一样,使物体成倒立、放大的实像；
显微镜的目镜成像与放大镜一样，使倒立、放大的实像成正立、放大的虚像；
用凹面镜作为反光镜，起聚光作用。
物体通过整个显微镜所成的像是：倒立、放大的虚像。
微小的物体通过显微镜后被两次放大，因此，
显微镜的放大倍数=物镜的放大倍数×目镜的放大倍数。
1.显微镜
②显微镜的原理：
五、显微镜和望远镜
2.望远镜
①望远镜的结构：
（1）天文望远镜的镜筒的两端各有一组透镜，每组透镜的作用都相当于一个凸透镜。
（2）目镜：靠近眼睛的凸透镜叫做目镜。
（3）物镜：靠近被观察物体的凸透镜叫做物镜。
五、显微镜和望远镜
望远镜的物镜成像与照相机一样,使物体成倒立、缩小的实像；
望远镜的目镜成像与放大镜一样，使倒立、缩小的实像成正立、放大的虚像
物体通过整个望远镜所成的像是：倒立的虚像。
望远镜物镜的直径比我们眼睛的瞳孔大得多，这样它可以会聚更多的光，使得所成的像更加明亮。这一点在观测天空中的暗星时非常重要。现代天文望远镜都力求把物镜的口径加大，以便观测到更暗的星。
2.望远镜
②望眼镜的原理：
五、显微镜和望远镜
3.视角
从眼睛的光心向观察物体的两端所引的两条直线的夹角。
物体对眼睛所成视角的大小不仅和物体本身的大小有关，还和物体到眼睛的距离有关。
五、显微镜和望远镜
视角大
θ
视角小
θ
距离相等时，大物体的视角大，小物体的视角小。
五、显微镜和望远镜
视角小
物体大小一定时，看近处的物体，视角大，远处的物体视角小。
视角大
θ
θ
冬已至，春还会远吗？

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