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(共46张PPT)
第四讲　透镜及其应用
1.了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。探究并了解凸透镜成像的规律。
2.了解凸透镜成像规律的应用。
厚
薄
薄
厚
会聚
发散
焦点
不变
平
行
焦点
不变
照相机
倒立等大的实像
放大镜
近处
远处
厚
薄
前方
后方
凹
凸
[八上,P91,图4-3-1]如图所示是照相机的成像原理,此时u　 　v,u
　 　2f,成　 　像,若要让拍摄的照片上物体多一些,需将镜头　 　物体,同时　 　暗箱的长度。
>
>
倒立、缩小的实
远离
减小
[典例1]如图所示,请完成光线通过透镜的光路图。
利用透镜对光的作用作图
答案:如图所示
[变式训练]
1.如图所示,F是凸透镜的焦点,平面镜水平置于凸透镜右侧且与主光轴重合,图中光线是通过凸透镜后的折射光线,请画出对应的入射光线和反射光线。
答案:如图所示
[典例2](静态分析)用如图甲所示的装置测出凸透镜的焦距,并“探究凸透镜成像规律”,当蜡烛、透镜、光屏位置如图乙所示时,在光屏上可成清晰的像。下列说法正确的是( )
凸透镜成像规律及其应用
D
A.凸透镜的焦距是30.0 cm
B.实验中凸透镜对光具有发散作用
C.图乙中烛焰成的是倒立放大的像
D.照相机成像特点与图乙中所成像的特点相同
甲 乙
[典例3](动态分析)在“探究凸透镜成像规律”的实验中,已知凸透镜的焦距为10 cm。如图所示,凸透镜固定在光具座的50 cm刻度线处,通过移动蜡烛和调节光屏的位置来进行探究实验。下列说法正确的是 ( )
A.将蜡烛移到10 cm刻线处,移动光屏,光屏上呈现倒立放大的实像
B.将蜡烛移到45 cm刻线处,移动光屏,光屏上呈现正立放大的虚像
C.将蜡烛移到35 cm刻线处,成像特点与照相机成像特点相同
D.将蜡烛从10 cm刻线处移向40 cm刻度线的过程中,光屏上的像会变大
D
[变式训练]
2.(2023泰安模拟)在“探究凸透镜成像的规律”的实验中,凸透镜的焦距为10 cm,若物体在光屏上所成的清晰的像与该透镜的距离大于 35 cm,则物体与该透镜的距离可能为( )
A.12 cm B.20 cm
C.24 cm D.35 cm
A
3.如图所示,小明将凸透镜(f=10 cm)固定在光具座40 cm的位置,探究凸透镜的成像规律,下列说法正确的是( )
A.将蜡烛从焦点内某处向透镜方向移动过程中,光屏上的像逐渐变大
B.当光屏上成清晰像时,移走光屏,眼睛在一定范围内仍能看到像
C.将蜡烛放在10 cm刻度处,移动光屏,光屏上可得到倒立缩小的清晰 像,它也是放大镜的成像原理
D.当光屏上成清晰像时,在贴近凸透镜左侧的位置放一远视镜片,向右移动光屏,光屏上仍能得到清晰的像
B
4.(照相机的应用)购物支付、银行取款、小区进出等已进入“刷脸”时代。如图所示,小明的妈妈取款时只需面对“刷脸”取款机的摄像 头,经系统自动拍照、扫描确认后,即可迅速完成交易。在“刷脸”取款过程中,摄像头相当于　 　透镜;面部经摄像头成倒立、　 　的实像;当人脸稍远离摄像头时,摄像头所成的像　 　(选填“变小”“不变”或“变大”)。
凸
缩小
变小
5.(放大镜的应用)“重阳节”到来之际,小航送给奶奶一个放大镜,奶奶借助这个放大镜能够细致欣赏邮票上的图案,如图所示,此时奶奶看到的是一个　 　、放大的虚像。为了模拟上述现象,小航利用一个焦距为10 cm的凸透镜、蜡烛和光具座等器材进行实验。他先将蜡烛固定在光具座上50 cm刻度线处,如图所示,接下来他应将凸透镜放置在光具座上的A、B、C三点中的　 　点处,然后再从透镜的　 　(选填“左”或“右”)侧用眼睛观察蜡烛烛焰的像。该像　 　(选填“能”或“不能”)用光屏承接。
正立
C
左
不能
[典例4]如图所示是一位同学眼球成像的示意图,他所患眼疾及矫正视力应戴的透镜类型是( )
A.远视眼,凸透镜 B.远视眼,凹透镜
C.近视眼,凸透镜 D.近视眼,凹透镜
眼睛的成像原理及其矫正
D
[变式训练]
6.(水透镜)学校“护眼小分队”自制了一个水凸透镜,来展示近视眼、远视眼的成因及矫正方法,水凸透镜的厚薄可通过注射器注入透镜的水量来调节。实验器材处于如图所示位置时,光屏上得到烛焰清晰的像;接着他推动活塞使水凸透镜变厚,发现光屏上的像变模糊,将蜡烛适当靠近透镜,像又变清晰;若不移动蜡烛,要让光屏上的像变清晰,可在蜡烛与水透镜之间适当位置安装一个合适的　 　(选填“凹”或“凸”)透镜,此过程模拟的是　 　(选填“近视眼”或“远视眼”)的成因及矫正方法。
凹
近视眼
实验　探究凸透镜成像的规律　　　　　 　　　　 　　　　
[实验全面剖析]
一、实验器材
1.光具座。
2.凸透镜。
3.光屏:承接凸透镜所成的像。如果凸透镜所成的是　 　像,光屏上不能承接到;如果凸透镜所成的是　 　像,光屏上能承接到。
4.蜡烛、火柴。
二、过程及现象
实验原理:光的折射。
1.凸透镜焦距的测定
(1)将平行光垂直射到凸透镜上,在凸透镜的另一侧用光屏承接到
　 　。
虚
实
最小最亮的光斑
(2)利用物距等于2倍焦距时成等大的像来确定焦距。
2.实验环境的要求:为了方便观察,本实验应选择在　 　的环境下进行。
3.实验时,先调节蜡烛、透镜和光屏,使烛焰的中心、透镜的中心和光屏的中心大致在同一高度,目的是　 　。
4.实验过程中,随着蜡烛燃烧变短,烛焰在光屏上的像将向　 　移动,应将凸透镜和光屏同时向　 　移动。
5.虚像的观察方法:撤掉光屏,人眼应在　 　的一侧向透镜的方向观察。
较暗
使像成在光屏中央
上
下
光屏
6.光屏找不到像的原因
(1)烛焰在　 　或在　 　上;
(2)像距太大,超出光具座的范围。
7.光路的可逆性:当光屏上成清晰放大(缩小)的像时,将蜡烛和光屏对调,可在光屏上得到清晰的　 　的像。
8.用纸遮住凸透镜的一部分,光屏上　 　成完整的像,但像会变
　 　。
9.凸透镜前加凸透镜,像距变　 　,凸透镜前加凹透镜,像距变　 　。
1倍焦距以内
焦点
缩小(放大)
仍会
暗一些
小
大
三、实验结论
1.当u>2f时,f2.当u=2f时,v=2f,成　 　立、　 　的实像。
3.当f2f,成　 　立、　 　的实像。
4.当u=f时,不成像。
5.当u倒
缩小
倒
等大
倒
放大
正
放大
例小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验时,所用的器材有带刻度的光具座、凸透镜、光屏、蜡烛和火柴等。
(1)实验前,小明调节　 　、凸透镜、光屏的中心在同一高度。
(2)如图甲所示,将一束平行光正对凸透镜照射,光屏上出现一个最小最亮的光斑时停止移动光屏,可测出凸透镜的焦距是　 　cm。
甲
烛焰
10.0
(3)小明在某次实验中,将蜡烛、凸透镜、光屏放在光具座上如图乙所示的位置,光屏上呈现清晰的像,此像的特点是　 　。生活中　 　就是利用此原理工作的。
(4)保持蜡烛位置不变,移动凸透镜至如图丙所示位置,无论怎样移动光屏,在光屏上都看不到烛焰的像,则人眼在图中　 　(选填“A”或“B”)处能观察到烛焰的像。
倒立、放大的实像
乙 丙
投影仪
B
(5)(换透镜)小明将图乙中的透镜换成焦距f=5 cm的凸透镜,发现光屏上烛焰的像变模糊了。此时他应将蜡烛向　 　(选填“左”或“右”)移动适当距离,光屏上才会重新出现烛焰清晰的像。
[拓展延伸]
(6)(蜡烛、光屏互换)如果只把蜡烛和光屏的位置互换,光屏　 　(选填“能”或“不能”)得到清晰的像。
(7)在图乙实验过程中,光屏上呈现了一个清晰的像,此时,某同学将焦距相同、直径更大的凸透镜替换原凸透镜,则光屏上呈现的像比原来的像　 　(选填“更大”“更小”“更暗”或“更亮”)。
右
能
更亮
(8)(加透镜)在蜡烛和凸透镜之间加远视眼镜时,为了使光屏上仍成清晰的像,光屏需向　 　透镜的方向移动;在蜡烛和凸透镜之间加近视眼镜时,为了使光屏上仍成清晰的像,光屏需向　 　透镜的方向移动。
(9)(装置优化)小组成员在探究过程中发现烛焰在晃动并且大小忽大忽小,建议老师将蜡烛换成电光源“F”,老师认为这个建议非常合理是因为更换后便于比较像的　 　(选填“正倒”“大小”或“虚实”)。
靠近
远离
正倒
透镜对光的作用
1.(2022 东营)汉代的《淮南万毕术》记载:削冰令圆,举以向日,以艾承其影,则得火。试用光学知识解释其中蕴含的道理:　 .
　。
凸透镜对光有会聚作用
(2023赤峰节选)两支激光笔并排放置,它们发出的光束经过透镜(未画出)的光路如图所示,说明该透镜对光有　 　作用。
发散
凸透镜成像规律及应用
2.(2023 菏泽)如图所示为在“探究凸透镜成像规律”的实验中观察到的一种成像情景,下列器械的工作原理与该成像方式相同的是( )
A.照相机 B.投影仪
C.潜望镜 D.放大镜
A
3.(2023东营)在“探究凸透镜成像规律”的实验中,点燃的蜡烛、凸透镜及光屏处于如图所示的位置时,在光屏上得到烛焰清晰的像。下列说法正确的是( )
A.该凸透镜的焦距是15 cm
B.图中成像特点与投影仪的成像特点相同
C.燃烧的蜡烛不断变短,光屏上成的像会下移
D.保持蜡烛与光屏不动,向左移动透镜至合适位置,光屏上仍能得到清晰的像
D
4.(多选)(2023潍坊)2023年2月哈工大宣布突破EUV光刻机关键技术,光刻技术是利用缩图透镜将绘制在掩膜上的电路图通过光源投射到涂有光刻胶的硅片上,从而制造出集成电路的方法,其工作原理如图所示。若图示中掩膜上的电路图恰好在硅片上成清晰缩小的像,下列说法正确的是( )
A.掩膜上的电路图在硅片上成实像
B.掩膜位于缩图透镜的二倍焦距以外
C.硅片位于缩图透镜的一倍焦距以内
D.要减小硅片上的像,需将掩膜向下移动
AB
5.(2021东营)如图所示,小明同学在探究凸透镜成像的规律时,记录并绘制了物距u和像距v之间的关系图象。下列说法正确的是( )
A.凸透镜焦距为20 cm
B.物距为5 cm时,可以通过移动光屏承接到清晰的像
C.物距为15 cm时,成放大的像,根据这一原理可以制成投影仪
D.物距由15 cm增大到30 cm的过程中,在光屏上看到的像一直是变大的
C
6.(2023泰安)小芳利用如图所示的装置“探究凸透镜成像的规律”。将蜡烛放在凸透镜左侧适当位置,调整光屏到凸透镜的距离,使烛焰在光屏上成清晰的像,分别测出物距u和像距v,实验数据如表所示。下列说法中( )
B
实验次数 1 2 3 4 5
物距u/cm 60 30 20 15 12
像距v/cm 12 15 20 30 60
①该凸透镜的焦距为20 cm
②第1次实验的成像规律与照相机成像原理相同
③从第1次实验到第5次实验,成在光屏上的像越来越大
④当u=11 cm时,移动光屏,可在光屏上成倒立、缩小的清晰实像
A.只有①④正确
B.只有②③正确
C.只有①②正确
D.只有②③④正确
7.(2022威海)如图所示,小明透过水滴状的鱼肝油胶囊观察积木, 发现上面的数字“9”变成了“6”,与该成像原理相同的光学仪器有
　 　;若想让“6”变大一些,可　 　积木与胶囊之间的距离。
照相机
减小
8.(2022烟台)学校门口安装了测温摄像仪,当同学们经过它时,会自动利用　 　(选填“紫外线”或“红外线”)检测人体温度是否正常。测温摄像仪的成像原理与我们生活中的　 　(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)成像原理相同,当人靠近镜头时,所成的像将
　 　(选填“变大”“变小”或“不变”)。
红外线
照相机
变大
眼睛和眼镜
9.(2023烟台)近视是影响青少年健康的重大问题,保护视力、科学用眼已成为社会共识。下列有关眼睛和眼镜的说法正确的是( )
A.物体在正常眼睛的视网膜上成倒立、缩小的虚像
B.近视眼看远处的物体时,像成在视网膜的前方
C.矫正近视眼的方法是戴合适度数的凸透镜
D.矫正近视眼前,像离视网膜越近所戴眼镜的度数越高
B
10.(2022青岛)“爱护眼睛,你我同行”。眼球好像一架照相机,其成像原理与凸透镜类似,要成倒立、缩小的实像,物体可位于图中的( )
A.A点 B.B点
C.C点 D.D点
D
11.(2023泰安)智能手机等电子产品给人们带来了许多便利,但长时间盯着屏幕,容易导致视力受损。某人看远处物体时,成像示意图如图所示,则他需要戴　 　(选填“凸”或“凹”)透镜进行矫正。
凹
透镜作图
12.(2023烟台)如图所示,光通过透镜会发生折射,请将图中的入射光线或折射光线补充完整。
答案:如图所示
13.请在图中将折射光线补画完整(F是凸透镜的焦点,O是凸透镜的光 心,光线SP平行于主光轴)。
答案:如图所示
14.(2019日照)平行光经过凸透镜后会聚在主光轴上的一点,这个点叫做凸透镜的焦点;平行光经过凹透镜后,光线发散,发散光线的反向延长线交在主光轴上的一点,这个点叫做凹透镜的虚焦点。如图所示,F点既是凸透镜的焦点,也是凹透镜的虚焦点,请画出图中两条平行于主光轴的光线经过两个透镜的光路图。
答案:如图所示
探究凸透镜的成像规律
15.(2023滨州)某小组在“探究凸透镜成像的规律”的实验中:
(1)实验前,应先调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在　 　 。(2)如图所示,烛焰恰好在光屏上成倒立、　 　(选填“放大”“等大”或“缩小”)清晰的实像,这是　 　(选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”)的工作原理。
同一高度
缩小
照相机
(3)若凸透镜位置不变,调换蜡烛和光屏的位置,　 　(选填“仍能”或“不能”)在光屏上得到清晰的像,这说明光发生折射时,光路是
　 　的。
(4)若保持图中蜡烛、凸透镜的位置不变,只把光屏向右适当调节,光屏上烛焰的像逐渐变得模糊,这与　 　(选填“近视眼”或“远视眼”)形成原因相同。
仍能
可逆
近视眼
16.(2022潍坊)在“探究凸透镜成像规律”的实验中。
(1)一束平行于主光轴的光线经凸透镜后,在光屏上形成一个最小、最亮的光斑,如图甲所示,则该透镜的焦距为　 　cm。
(2)调节各元件位置如图乙所示,可在光屏上得到一个清晰、倒立、
　 　(选填“放大”“缩小”或“等大”)的实像。
(3)保持透镜和蜡烛位置不变,在蜡烛和透镜之间加一个近视镜片,观察到光屏上的像变模糊,若使光屏上的像再次清晰,可将光屏向　 　(选填“左”或“右”)移动。
12.5
甲 乙
缩小
右
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