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第五章 透镜及其应用
第4节 眼睛和眼镜
世界有多大？宇宙是什么样的？这些恒古以来就吸引并困惑着人类的问题，一定也经常萦绕在你的心头。
人类怎样才能解开这些疑团呢？科学家们正在使用的一种方法就是利用巨大的天文望远镜来观察、接收来自宇宙的信息。通过分析这些信息，人们对宇宙了解的越来越多了。然而你知道吗？这项伟大的事业竟然与小小的透镜密切相关。
这一章我们就来学习透镜的知识。
第五章 透镜及其应用
学习内容导览
01
眼 睛
02
近视眼及其矫正
03
远视眼及其矫正
了解眼睛的构造，知道眼睛是怎样看见物体的。
1
通过了解晶状体的调节过程，知道人眼观察远处和近处物体都能看清的原因。
2
学习目标
通过分析近视和远视形成的原因，了解眼镜是怎样矫正视力的，体会科学技术与日常生活的联系。
3
知道用眼常识，并形成爱护眼睛的意识。
4
复习： 照相机的成像原理
课堂导入
当物距大于2倍焦距，即u＞2f 时，成倒立、缩小的实像，像距v大于1倍焦距小于2倍焦距，即： f我们的眼睛，是怎样看到美丽的世界的？为什么近视的同学需要戴眼镜才能看清远处的物体。而人老了也需要带眼镜才能看清近处的物体，这两种眼镜一样吗？
今天我们一起来探究。
第4节 眼睛和眼镜
课堂导入
01
PART
眼 睛
1. 眼球的主要结构及各部分作用
晶状体、角膜、睫状体 、瞳孔、玻璃体、视网膜、视神经。
（1）晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜；
（2）视网膜相当于胶片；
（3）睫状体可以改变晶状体的形状（改变焦距）；
（4）瞳孔相当于照相机的光圈。
睫状体
角膜
瞳孔
晶状体
视神经
视网膜
玻璃体
一 眼睛
照相机成像的过程
2. 眼睛的视物原理
人的眼球好像一架照相机，眼睛观看物体时，物距大于2倍焦距，物体发出或反射的光进入人眼，经晶状体和角膜折射后，在视网膜上形成一个倒立、缩小的实像。
视网膜上感光细胞受到光的刺激，视神经把这个信号传输给大脑，大脑将倒立图像处理后翻转过来，我们就看到了物体。
人眼看见物体的过程
晶状体
一 眼睛
照相机在拍摄远近不同的物体时，是通过调节像距（镜头到胶片的距离）来得到清晰的像。
用眼睛看远近不同的物体时，像都成在视网膜上，晶状体和视网膜之间的距离不能变，人眼如何使远近不同的物体都在视网膜上成清晰的像？
晶状体
3. 眼睛的调节
一 眼睛
（1）正常眼睛的调节
眼睛通过睫状体改变晶状体的厚薄，来看清楚近处和远处的物体。
当我们看远处的物体时，睫状体放松，晶状体比较薄，远处物体射来的光刚好会聚在视网膜上，眼睛可以看清远处的物体.
当看近处的物体时，睫状体收缩，晶状体变厚，对光的偏折能力变大，近处物体射来的光会聚在视网膜上，眼睛就可以看清近处的物体.
一 眼睛
①远点
眼睛的调节是有限度的，当睫状体完全松驰时，晶状体表面弯曲程度最小，此时晶状体最扁，能够看清的最远的极限点叫做远点。正常眼睛的远点在无限远处。
②近点
当睫状体看近处物体时，晶状体变得最凸，表面弯曲程度最大，此时能看清的最近的极限点叫做近点。正常眼睛的近点在大约10cm处。
（2）远点、近点和明视距离
一 眼睛
③明视距离
正常眼睛观察近处物体最清晰而又不疲劳的距离大约是
25cm，这个距离叫做明视距离。
正常眼睛的近点随年龄增加逐渐变远。幼年时，近点在眼前约7～8cm处，到了中年，近点在眼前约25cm处；到了老年近点可就远了，距离眼睛能达到1～2m ，那就是老花眼了。
一 眼睛
【例题1】眼睛是一部高度精密的光学系统，下列围绕眼睛的讨论，错误的是（ ）
A．视网膜相当于光屏
B．物体在视网膜上成的像的像距大于二倍焦距
C．晶状体相当于一个凸透镜
D．正常眼睛的明视距离约为25 cm
B
眼睛中角膜与晶状体的共同作用相当于一个凸透镜，视网膜相当于光屏，物体在视网膜上成倒立、缩小的实像，像距小于二倍焦距大于一倍焦距；正常眼睛的明视距离约为25 cm。
所以选项ACD都正确，错误的是B。
一 眼睛
02
PART
近视眼及其矫正
若睫状体不能调节或调节能力减弱会出现什么情况呢？
看清物体的范围会变小
只能看清近处的物体
看不清远处的物体
只能看清远处的物体
看不清近处的物体
近视眼
远视眼
二 近视眼及其矫正
1. 近视眼的特征
只能看清近处的物体，看不清远处的物体。
2. 近视眼的成因
近视眼的晶状体太厚，折光能力太强；或者眼球在前后方向上太长。使得来自远处的光会聚在视网膜前，到达视网膜时一个模糊的光斑，得不到清晰的像。
晶状体太厚折光能力太强
眼球在前后方向上太长
二 近视眼及其矫正
矫正近视眼，应使眼睛的成像点后移，利用凹透镜的发散作用，使入射的光线先经凹透镜变得发散一些再射入眼睛，会聚点能够后移到视网膜上。所以近视眼患者应该佩戴用凹透镜制成的眼镜。
3. 近视眼的矫正
二 近视眼及其矫正
【例题2】阅读下面的文章，完成文后的问题。
我们平时看物体时，是通过睫状肌的伸缩调节晶状体的弯曲程度，从面改变晶状体的焦距，使远近不同的物体都能在视网膜上成清晰的像，如图是远近不同的物体在视网膜上成像的光路图。
（1）调节晶状体的弯曲程度是帮助我们看清楚______；
A．不同亮度的物体 B．不同颜色的物体
C．不同距离的物体 D．不同形状的物体
（2）我国中学生的近视情况日趋严重，分析图可知，近视眼的成因是长期观察近处物体，晶状体变厚，折光能力太强，远处的物体会成像在视网膜______，因此应该佩戴_____（选填“凸透镜”或“凹透镜”）进行矫正。
C
前方
凹透镜
二 近视眼及其矫正
（1）人类的眼睛很像一架照相机，人的眼睛是通过调节晶状体的弯曲程度，改变晶状体的焦距来获得清晰的倒立、缩小的实像；人的眼睛是通过改变晶状体的弯曲程度获得清晰的像，相当于改变透镜的焦距来看清不同距离的物体，故C符合题意，ABD不符合题意。故选C。
（2）眼睛看物体时成的像在视网膜上，且晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜，当晶状体太厚，或折光能力太强，或者眼球在前后方向上太长，来自远处点的光会聚在视网膜前，人就只能看清近处的物体，看不清远处的物体，因凹透镜对光线有发散作用，在近视眼睛前面放一个凹透镜，就能使来自远处物体的光会聚在视网膜上。
二 近视眼及其矫正
03
PART
远视眼及其矫正
晶状体太薄折光能力太弱
眼球在前后方向上太短
1. 远视眼的特征
只能看清远处的物体，看不清近处的物体。
2. 远视眼的成因
远视眼的晶状体太薄，折光能力太弱；或者眼球在前后方向上太短，来自近物的像成在视网膜的后面，在视网膜上形成一个模糊的光斑，人眼就只能看到模糊不清的物体。
三 远视眼及其矫正
远视眼成像在视网膜之后，要矫正远视眼，应使会聚点前移，可以佩戴用凸透镜制成的眼镜。使入射的光线先经凸透镜变得会聚一些再射入眼睛，会聚点能够前移到视网膜上。
3. 远视眼的矫正
三 远视眼及其矫正
如果眼球晶状体的曲度过小或眼球前后径过短，近处物体的光通过晶状体折射后形成的像就会落在视网膜的后方，导致看不清近处的物体，形成远视眼；远视眼应该用凸透镜制作的远视眼镜进行矫正，用凸透镜将光线会聚一些，这样像就可以成在视网膜上。
【例题3】常见的视力缺陷有近视和远视。如图所示是一位视力缺陷者的眼球成像示意图，他的视力缺陷类型是______眼，矫正视力应该配戴______镜。
远视
凸透
三 远视眼及其矫正
04
PART
眼镜的度数
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，通常把透镜焦距的倒数叫做透镜焦度，用Φ表示。
透镜焦度：Φ= ?????????， 单位：m-1
例如，某透镜的焦距是0.5m，它的焦度
Φ = 1?????= 10.5m?=2 m-1
?
1. 透镜焦度
四 眼镜的度数
（1）眼镜度数：平时说的眼镜片的度数，就是镜片的透镜焦度乘100的值。
D=100Φ=100?????
（2）单位：度。
?
2. 眼镜度数
四 眼镜的度数
例如，某眼镜的透镜焦度为5m-1，则它的眼镜度数是500度，焦距是0.2m。
如果远视很严重，眼镜上凸透镜的折光本领应该大一些，透镜焦度就要大一些。
（3）凸透镜（远视镜片）的度数用正数表示，凹透镜（近视镜片）的度数用负数表示。
3. 想想议议：
（1）看书上的字，测出你的近点，和其他同学的比较一下。正常眼、近视眼、远视眼的近点相同吗？有什么规律？
（1）不同。根据眼球的形态、眼轴的长短不同，眼睛的屈光分为正视、近视和远视等几种情况。
人眼能看清的最近距离叫近点，如果在不戴镜矫正的情况下，正视眼的近点大约是在10cm处，近视眼的近点小于10cm ，远视眼的近点大于10cm 。
四 眼镜的度数
（2）+300度和-200度的眼镜片，哪个是远视镜片？它的焦度是多少，焦距是多少？
（3）取一副老花眼镜，测定它的两个镜片的度数。
（2）+300度的眼镜片是远视镜片；
眼镜度数：D=100Φ（度）
镜片焦度：Φ =D/100=300/100=3（m-1）
根据Φ=1/f，镜片的焦距：f=1/ Φ =0.33m
（3）利用平行光测出老花镜的焦距f ，则镜片的度数
D=1/f×100
四 眼镜的度数
①其中一副眼镜靠近物理课本，课本上的文字变大了，说明这副眼镜是老花镜，老花镜是凸透镜。（注意：近视镜片是凹透镜，物体通过凹透镜成的是正立、缩小的虚像）。
②眼镜的度数是200度，透镜焦度
凸透镜的焦距为
【例题4】 戴近视镜的小强发现其眼镜与爷爷的老花镜外观相同，为了区分它们，他把其中一副眼镜靠近物理课本，发现课本上的文字变大了，则说明这副眼镜是________（选填“近视镜”或“老花镜”）。若该眼镜的度数是200度，则该透镜的焦距为____m。
老花镜
0.5
四 眼镜的度数
04
PART
课堂总结
近视眼
及其矫正
①结构：晶状体和角膜（相当凸透镜）、视网膜（相当光屏）.
②视物原理：物距大于2倍焦距，成倒立缩小的实像.
③眼睛的调节: 人的眼睛通过改变晶状体的厚薄，来看清楚
近处和远处的物体。（一架调焦照相机）
④近点和远点：正常眼睛的近点约10cm，远点在无限远处.
⑤明视距离：约为25cm.
①近视产生的原因：晶状体太厚，折光能力强，
像成在视网膜的前方。
②矫正方法：选配合适的凹透镜
①远视产生的原因：晶状体太薄，折光能力弱，
像成在视网膜的后方。
②矫正方法：选配合适的凸透镜
远视眼
及其矫正
课堂总结（1）
眼 睛
眼睛和眼镜
05
PART
动手动脑学物理
1. 根据眼睛的构造和成像原理，和同学讨论：为了保护我们的视力，应该注意哪些用眼卫生，为什么?
在光线适度处看书、学习；用眼时间不宜过长；认真做眼保健操等。
动手动脑学物理
2. 如果一束来自远处某点的光经角膜和晶状体折射后所成的像落在视网膜______ (填“前”或“后”)，这就是近视眼。矫正的方法是戴一副由______ (填“凸”或“凹”)透镜片做的眼镜。矫正前成像离视网膜越远，所配眼镜的“度数”越_______。
前
凹
大
矫正前成像离视网膜越远，说明晶状体偏折能力太强，即焦距f 过小，根据眼镜度数公式：D=100Φ=1/f×100可知：所配眼镜的“度数”越大。
动手动脑学物理
3. 仔细观察近视眼镜和远视眼镜，它们有什么不同?度数深的和度数浅的有什么不同?你能鉴别一副老花眼镜的两个镜片的度数是否相同吗?说明方法和理由。
近视眼镜片中间薄，边缘厚，是凹透镜；远视眼镜片中间厚、边缘薄，是凸透镜。
度数大的眼镜镜面弯曲程度较大，度数小的眼镜片相对较平。
将一幅老花眼镜的两个镜片正对着太阳光，分别测出它们的焦距，判断镜片度数是否相同。理由：度数越大的镜片，焦距越短。
动手动脑学物理
（1）将近视眼镜片放在发光体与凸透镜之间，光屏上原来清晰的像变模糊了；使光屏远离透镜，又能在光屏上看到发光体清晰的像。这说明近视眼镜对光线有_______作用，它应该是_____透镜。由此可知，在近视眼得到矫正之前，物体的像成在视网膜的________ （ 填“前方”或“后方”）。
4. 某同学为进一步了解“视力矫正”的原理，利用探究凸透镜成像规律的装置做了实验。他在发光体和凸透镜之间放置不同类型的眼镜片，观察到了如下现象。
发散
凹
前方
动手动脑学物理
解析见下页
（2）取下近视眼镜片，重新调整光屏的位置，使它上面的像再次变得清晰，然后将另一个镜片放在发光体和光屏之间，光屏上原来清晰的像又变模糊了，再使光屏靠近透镜，又可以在光屏上看到发光体清晰的像。这说明戴上这个眼镜可以矫正_________眼。
远视
动手动脑学物理
解析见下页
（1）近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，发散作用是使原来会聚成像的光线错后会聚．近视眼是因为晶状体太厚或眼球太长，像成在视网膜的前方．将近视眼镜片放在发光体与凸透镜之间，光屏上原来清晰的像变模糊了；使光屏远离透镜，又能在光屏上看到发光体清晰的像．
（2）取下近视镜片，重新调整光屏的位置，使它上面的像再次变得清晰，然后将另一个镜片放在发光体和凸透镜之间，光屏上原来清晰的像又变模糊了；再使光屏靠近透镜，又可以在光屏上看到发光体清晰的像．说明眼镜对光线有会聚作用，是凸透镜，应用于远视眼镜，说明带上这个眼镜可以矫正远视眼．
动手动脑学物理
06
PART
课堂练习
1. 完成下列填空：
（1）人的眼睛相当于一架_________。物体在视网膜上成的是_______、____的实像。
（2）近视眼看不清远处的物体，因为远处的物体的像落在视网膜的_____（前方/后方），如下图____所示，可以通过配戴___透镜进行矫正。下列两图中属于远视眼的是____。
甲 乙
照相机
倒立 缩小
前方
凹
乙
甲
课堂练习
2. 来自于物体的光经过晶状体等会聚在视网膜上，从而形成物体的像。下列说法错误的是（ ）
A．晶状体相当于凸透镜
B．视网膜相当于光屏
C．晶状体的弯曲程度不能改变
D．远近不同的物体都能在视网膜上成像
C
人的眼睛相当于一架照相机，来自于物体的光经过晶状体等会聚在视网膜上，从而形成物体的像。
晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏，靠改变晶状体的弯曲程度可以使远近不同的物体都能在视网膜上成像。所以C错误。
课堂练习
3. 如图示，关于近视眼和远视眼，下列说法正确的是（　）
A. 乙为远视眼，应佩戴凸透镜矫正
B. 乙为近视眼，应佩戴凹透镜矫正
C. 甲为远视眼，应佩戴凹透镜矫正
D. 甲为近视眼，应佩戴凸透镜矫正
A
甲晶状体比较厚，折光能力强，像成在视网膜的前方，为近视眼，应佩戴凹透镜矫正；乙晶状体比较薄，折光能力弱，像成在视网膜的后方，为远视眼，应佩戴凸透镜矫正。所以选A。
课堂练习
4. 随着网络信息技术的发展，在线视频课被越来越多的学校用来远程共享学习资源，但长时间盯着手机、电脑或电视屏幕容易导致视力下降，甚至引起近视眼。下列关于近视眼及其矫正的原理图中，正确的是（　　）
A．甲、丙 B．乙、丁 C．乙、丙 D．甲、丁
B
课堂练习
甲图，眼睛看近处的物体，像成在视网膜的后方，是远视眼的成因；乙图，眼睛看远处的物体，像成在视网膜的前方，是近视眼的成因；丙图，凸透镜对光线有会聚作用，使物体的像提前会聚后成在视网膜上，是远视眼的矫正原理图；丁图，凹透镜对光线有发散作用，使物体的像延迟会聚后成在视网膜上，是近视眼的矫正原理图，综合分析近视眼原理图是乙，矫正图是丁，故ACD错误，B正确。 故选B。
课堂练习
5. 6月6日是全国爱眼日。人眼的成像原理与_______（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）相同。某同学制作的眼球模型如图所示，其中凸透镜相当于晶状体，烧瓶（内有透明液体）相当于玻璃体，其后壁相当于视网膜。该图模拟的是_______（选填“近视眼”或“远视眼”），需要佩戴用______（选填“凸透镜”或“凹透镜”）制作的眼镜来矫正视力。
人的眼睛成倒立、缩小的实像，与照相机成像原理相同。
由图可知，像成在视网膜的前方，所以模拟的是近视眼。
近视眼是由于晶状体曲度变大，折光能力增强，为了使像成在视网膜上，应配戴具有发散作用的凹透镜，使光线推迟会聚到视网膜上。
课堂练习
凹透镜
照相机
近视眼
6．如图所示，请在图中的虚线框内画出能矫正该眼睛视力的透镜。
左图：所成的像在视网膜的前方，为近视眼，为了使像正好呈在视网膜上，应使光线延迟会聚，使所成的像相对于晶状体后移，所以应佩戴发散透镜即凹透镜。
右图：晶状体较薄，会聚能力较弱，看近处的物体时，将像成在视网膜的后面，为远视眼的，需戴凸透镜矫正，如图所示：
课堂练习
7．如图，给凸透镜戴上近视眼镜，此时光屏上能成一清晰的像，若取下近视眼镜，为使光屏上的像清晰，在保持烛焰和透镜位置不变的条件下应将光屏 （　　）
A. 靠近透镜
B. 远离透镜
C. 靠近透镜或远离透镜都可以
D. 保持在原来位置不动
A
近视眼镜是凹透镜，对光有发散作用。取下近视眼镜，则透过凸透镜的光线的会聚能力变强，所成的实像靠近凸透镜，所以在保持烛焰和透镜位置不变的条件下应将光屏靠近凸透镜。选项A正确。
课堂练习
8. 如图，在烛焰和凸透镜之间放一眼镜的镜片，发现光屏上的像由清晰变模糊了，将光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离后，光屏上再次呈现清晰的像，则该眼镜的镜片是_________（选填“凸透镜”或“凹透镜”），可用于矫正________（选填“近视眼”或“远视眼”）。
凸透镜
远视眼
在烛焰和凸透镜之间放一镜片，光屏上的像变模糊了，将光屏向靠近凸透镜的方向移动后，光屏上再次呈现清晰的像时，像是变小的，说明光线会聚，则该眼镜的镜片是凸透镜，可用于远视眼的矫正。
课堂练习
9. 老花镜的镜片是______镜，它的度数等于它的焦距(用m做单位)的倒数乘以100。小明拿爷爷的老花镜正对太阳光，纸在老花镜下面来回移动，直到纸上得到一个最小的光斑。此光斑距老花镜25 cm，则老花镜镜片的度数是_____度。
凸透
400
老花镜是远视眼佩戴的眼镜，镜片是凸透镜。
老花镜正对太阳光时，纸上得到一个最小的光斑就是焦点，所以焦距 f=25 cm=0.25m
眼镜度数D=100Φ=1/f×100=400度。
课堂练习
10. 小明把自己的近视眼镜和同学的眼镜都放在桌面的书上，透过眼镜看到了如图甲、乙所示的像，他思考以下问题。
（1）图_____（选填“甲”或“乙”）是小明的近视眼镜，该眼镜对光线具有______作用；
（2）小明在桌子上点燃蜡烛，手持图甲所示眼镜在蜡烛和白墙之间移动直到在墙上成清晰的像，位置如图丙所示，此时像是_____（选填“放大”“等大”或“缩小”）的像，这一成像规律可应用于______（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）；
（3）小明将图中另一副眼镜放置在蜡烛和眼镜之间，不改变两副眼镜的位置，若还能在白墙上再次成清晰的像，可采取的操作是____。
发散
课堂练习
放大
将蜡烛远离透镜
乙
投影仪
（1）小明把自己的近视眼镜和同学的眼镜都放在桌面的书上，通过甲透镜，书上的字变大了，说明甲是凸透镜，通过乙透镜书上的字变大小，说明乙是凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，可以矫正近视眼，所以乙是小明的近视眼镜。
（2）由图丙可知，物距小于像距，可以成倒立、放大的实像，其应用是投影仪。
（3）小明将图中另一副眼镜放置在蜡烛和眼镜之间，凹透镜对光线有发散作用，使会聚的光线推迟会聚，不改变两副眼镜的位置，若还能在白墙上再次成清晰的像，应将蜡烛远离透镜。
课堂练习

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