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第二章　多彩的光
第2节　透镜及其应用
1. 凸透镜和凹透镜
凸透镜和凹透镜
类别 凸透镜 凹透镜
概念 中间①____，边缘②____的透镜 中间③____，边缘④____的透镜
图例 　 　 　 　
性质 对光具有⑤______作用 对光具有⑥______作用
应用 放大镜、老花镜 近视镜
厚
薄
薄
厚
会聚
发散
2. 透镜的三条特殊光路
透镜 平行于主光轴 通过(虚)焦点 过光心
凹透镜 反向延长线过虚焦点 与主光轴平行
方向不变
凸透镜 通过焦点 与主光轴平行
方向不变
如图是3000年前的西周时代人们取火使用的工具——阳燧，宋代科学家沈括在《梦溪笔谈》中也说：“阳燧面洼(凹)，向日照之，光皆聚向内，离镜一二寸，光聚为一点，大如麻菽，著物则火发”。从物理上看，它对太阳光有______作用，光线相聚的“点”类似凸透镜的______。
会聚
焦点
1. 凸透镜成像时的物理量
(1)焦距：凸透镜的焦点到光心的距离，用f表示。
(2)物距：物体到凸透镜光心的距离叫做物距，用u表示。
(3)像距：像到凸透镜光心的距离叫做像距，用v表示。
凸透镜成像规律及应用
2．凸透镜成像规律的光路分析
物距与焦 距的关系 光路图 像距与焦 距的关系 成像特点 应用
u>2f fu＝2f v＝2f ⑧______、⑨______、⑩______ 测焦距
实像
倒立
等大
实像
物距与焦 距的关系 光路图 像距与焦 距的关系 成像特点 应用
f2f ______、 ______、 ______ 投影仪
u＝f 折射光线为平行光线，不成像 探照灯
u倒立
放大
实像
正立
放大
虚像
物距与焦 距的关系 光路图 像距与焦 距的关系 成像特点 应用
记忆口诀：一倍焦距分虚实、内虚外实，实倒虚正； 二倍焦距分大小，内大外小； 动态成像规律(成实像)：物远像近像变小，物近像远像变大
如图所示为某款智能无针疫苗注射机器人，通过一个简单的三维点云相机对人体进行拍摄，准确识别疫苗注射部位及注射角度，云相机的镜头相当于一个____透镜，拍摄识别时，能成一个倒立、_______(选填“放大”或“缩小”)的实像；注射时，机器人向接种者靠近，拍摄到接种者的像将______(选填“变大”“变小”或“不变”)。
凸
缩小
变大
1. 眼睛的视物原理
人眼的晶状体和角膜共同作用相当于一个 ____透镜，把来自物体的光会聚在视网膜上，形成物体的像。视网膜相当于 ______。物体在视网膜上成倒立、 ______的 ____像。
神奇的眼睛
凸
光屏
缩小
实
2．视力的矫正
前面
凹
后面
凸
小明用如图甲、乙、丙所示的装置模拟眼睛，探究视力的形成及矫正方法。烧瓶中的着色液体相当于玻璃体，烧瓶左侧的凸透镜相当于晶状体，右侧烧瓶内壁相当于视网膜。图甲为正常视力的成像模型，则图乙为
______眼模型，图丙为______眼模型。
近视
远视
常考命题点
1．主要实验器材及作用
(1)光具座：便于测量物距和像距。
(2)光屏：承接蜡烛的像。
(3)蜡烛：作为光源。
(4)凸透镜：对光线有会聚作用，应放在蜡烛和光屏之间。
探究凸透镜成像的规律
2. 凸透镜焦距的测量：(1)平行光聚焦法：将凸透镜正对太阳光，在另一侧移动光屏，当光屏上承接到最小、最亮的光斑时，该光斑到凸透镜中心的距离即为焦距。(2)2倍焦距法：当凸透镜所成的像为倒立、等大的实像时，蜡烛到凸透镜光心距离的一半即为焦距。
【实验结论】
3．(1)当u>2f时，成倒立、______的实像；
(2)当u＝2f时，成倒立、等大的实像；
(3)当f＜u＜2f时，成倒立、放大的实像；
(4)当u＝f时，不成像；
(5)当u缩小
小豪和小峻同学用焦距为10 cm的凸透镜探究“凸透镜成像规律”实验。
(1)小豪将蜡烛、凸透镜、光屏随意固定在光具座上，点燃蜡烛后，沿光具座无论怎样移动光屏，在光屏上始终得不到烛焰的像，原因可能是
__________________________________________________。
烛焰中心、凸透镜光心和光屏的中心不在同一高度　
(2)重新调整后，将蜡烛、凸透镜固定在光具座上，如图甲所示，移动光屏后得到烛焰清晰、完整的像，该像是倒立、______(选填“放大”或“缩小”)的实像。我们可以从不同角度看到光屏上的像，是因为光发生了
________(选填“镜面反射”或“漫反射”)。
缩小
漫反射
(3)接下来保持蜡烛和光屏的位置不动，将凸透镜向蜡烛方向移动，光屏上再次出现了一个倒立、_______ (选填“放大”或“缩小”)的清晰实像，与这种成像原理一致的光学仪器是_________(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)。
(4)某小组实验时对图甲中的装置进行了改进，将蜡烛换成带有“F”形的LED灯、光屏贴上方格纸，如图乙所示，请写出改进后的优点：________
_________________________________。(任写一个)
放大
投影仪
实验现象
更明显(或便于观察或减少了污染)
(5)实验中保持图甲中光屏和透镜的位置不变，把蜡烛移动到46 cm刻度线处，无论怎样调节光屏，光屏上始终接收不到像，是因为
______________________________，要想看到像，小峻的观察方法应该是______________________________。
(6)小峻认为凸透镜成实像时，不但像与物体上下是颠倒的，而且左右也
是相反的。请你设计一种简单的方法验证小峻的观点：
________________________________________________________________________________。
此时成的是正立、放大的虚像
在光屏一侧透过凸透镜观察　
沿垂直于光具座方向吹动烛焰，观察光屏上像的晃动方向是否与烛焰的晃
动方向相反　
(7)随着实验的进行，蜡烛不断燃烧，长度逐渐变短，像在光屏上的位置越来越____(选填“高”或“低”)，正确的调节方式是___________________
____________________________________。
高
将蜡烛向上移动或将凸透镜向下移动)
将光屏向上移动(或
如图所示，保持凸透镜位置不变，先后将蜡烛放在图示各点处，并分别调整光屏的位置。回答下列问题。
凸透镜成像的规律及应用
(1)根据物距与焦距的关系判断成像特点。
①将蜡烛放在a点时，光屏上出现一个______、______的____像，此现象在生活中的应用是________。
倒立
缩小
实
照相机
②将蜡烛放在b点时，移动光屏得到了一个等大、清晰的像，且测量得到b点到凸透镜光心的距离是20 cm，则此凸透镜的焦距为____cm，这个像是
______(选填“正立”或“倒立”)的。
(2)根据蜡烛的移动方向判断像的位置和像的大小变化。
当光屏上出现清晰的像后，若将蜡烛向靠近凸透镜的方向移动时(始终大于一倍焦距)，要使光屏上再次出现清晰的像，光屏应向________(选填“远离”或“靠近”)凸透镜的方向移动，此时像________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
10
倒立
远离
变大
(3)根据光屏的移动方向判断物体的位置和像的大小变化。
当光屏上出现清晰的像后，若将光屏向靠近凸透镜的方向移动时(始终大于一倍焦距)，要使光屏上再次出现清晰的像，蜡烛应向________(选填“远离”或“靠近”)凸透镜的方向移动，此时像________(选填“变大”“变小”或“不变”)。
远离
变小
(4)凸透镜加眼镜的相关判断。
若在凸透镜前放置一副眼镜，原来光屏上清晰的像变模糊了，此时将光屏远离凸透镜移动到适当位置又得到清晰的像，则这副眼镜是______(选填“近”或“远”)视眼镜。
近
(5)更换凸透镜时实像的变化。
①若换用一个焦距更小的凸透镜，不改变蜡烛和凸透镜的位置，要在光屏上成清晰的像，光屏应________(选填“向左”或“向右”)移动，此时像______。
②若不改变蜡烛和透镜位置，将凸透镜换成焦距相同但镜面较小的凸透镜再次实验，光屏上所成的像与原来相比______(选填“变小”“变暗”或“变得不完整”)。
向左
变小
变暗
1. 更换凸透镜时实像的变化
(1)更换焦距更小的凸透镜时，对光的会聚能力变强，像距变小，像变小，为使光屏上能成清晰的像，光屏应向靠近凸透镜的方向移动。
(2)更换焦距更大的凸透镜时，对光的会聚能力变弱，像距变大，像变大，为使光屏上能成清晰的像，光屏应向远离凸透镜的方向移动。
2. 在凸透镜前加镜片时实像的变化
(1)加凸透镜(远视镜)时，对光的会聚能力变强，像距变小，像变小，为使光屏上能成清晰的像，光屏应向靠近凸透镜的方向移动。
(2)加凹透镜(近视镜)时，对光的会聚能力变弱，像距变大，像变大，为使光屏上能成清晰的像，光屏应向远离凸透镜的方向移动。
3．判断光屏上成像的虚实
能用光屏承接的是实像，无法在光屏上呈现的是虚像。
透镜及视力矫正作图
类型1　透镜作图
1．(2021 贵阳21题2分)如图甲所示是我国首创的“吸毒人员瞳孔检测鉴定仪”，它主要对眼球经凸透镜成的像进行分析，从而为辨别吸毒人员提供了依据。如图乙所示是一束来自眼球表面的光，请画出此光线经凸透镜后折射光线的大致位置。
如答图所示。
2．(2020 毕节31题2分)一束光线竖直向上射向平面镜，经反射后又射向透镜并从透镜射出，在图中完成光路图。
如答图所示。
类型2　视力矫正
3．[2021 遵义31(2)题2分]图甲为存在视力缺陷的人眼成像光路图。请在图乙虚线框内画出能对其进行矫正的透镜。
如答图所示。
4．(2022 遵义28题4分)某同学在家用一个玻璃球做成像实验，如图所示。墙上的像是____(选填“实”或“虚”)像，墙面到玻璃球球心的距离_____ (选填“大于”“小于”或“等于”)蜡烛到玻璃球球心的距离。
凸透镜的成像规律及应用
实
大于
5. (2019 遵义29题4分)小辉同学自制了一个“水透镜”。当向“水透镜”里注水时，它对光的会聚作用变强；当从“水透镜”里抽水时，它对光的会聚作用变弱。如图为一束平行于主光轴的光通过“水透镜”的光路图，OF之间的距离为15 cm，OA之间的距离为40 cm。
如答图所示。
(1)若在A点放置一支点燃的蜡烛，在“水透镜”右侧放置一个光屏，调节光屏位置，可在光屏上呈现一个_____________(选填“倒立、放大” “正立、放大”或“倒立、缩小”)的实像。
(2)从“水透镜”里适当抽取少许水后夹紧夹子，请画出此时图中这束平行于主光轴的光通过“水透镜”后的出射光线的大致方向。
倒立、缩小

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