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第03讲 透镜及其应用
目录 考情分析 知识构建 考点突破 考点一 透镜 知识点01 凸透镜和凹透镜 知识点02 透镜对光的作用 知识点03 焦点和焦距 知识点04 透镜的三条特殊光线 考点二 凸透镜成像规律 知识点01 实像和虚像 知识点02 凸透镜成像的规律 考点三 生活中的透镜 知识点01 照相机 知识点02 投影仪 知识点03 放大镜 知识点04 显微镜和望远镜 考点四 眼睛和眼镜 知识点01 眼睛 知识点02 近视眼和远视眼 考点五 透镜实验综述 实验01 实验探究：探究对光的作用 实验02 探究凸透镜成像的规律
【考情分析】
考点内容 课标要求 热点透视 命题预测
透镜对光的作用 2.3.5了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用 这一部分中，考查题型多为选择题、填作图图和实验探究题。其中，透镜类型及对光线的作用属于常考内容，重点是对三条特殊光线的理解和运用；凸透镜成像规律是考察的重点热点题目，多涉及成像性质判断和实验探究相关；透镜的应用属于高频考点，其中以考查常见光学仪器成像原理以及眼睛和眼镜问题居多，显微镜和望远镜偶尔会进行简单考查。 命题方向预测： 1. 知识理解：对透镜的基本类型（凸透镜、凹透镜）及其对光线作用的理解，包括会聚和发散的含义、在光路图中的体现。 2. 规律应用：重点是凸透镜成像规律在各种情境下的应用。包括根据物距、像距判断成像性质，以及反之根据成像要求确定物距和像距的范围；还有不同场景（如生活中的光学仪器）与成像规律的联系。 3. 实验能力：注重考查学生对凸透镜成像规律实验的掌握程度，从实验设计、操作到数据分析和结论得出，培养学生的科学探究能力。 4. 生活联系：将透镜知识与生活中的光学现象和仪器紧密结合，考查学生运用所学知识解释实际问题的能力，如眼睛视力问题与透镜矫正、各种光学设备的原理等。
透镜在生活中的应用 2.3.5了解凸透镜成像规律的应用（了解凸透镜成像规律在放大镜、照相机中的应用）
凸透镜成像规律 2.3.5探究并了解凸透镜成像的规律
眼睛与眼镜 了解人眼成像的原理；了解近视眼和远视眼的成因与矫正方法；具有保护视力的意识
透镜作图 会画简单的光路图
【知识建构】
【考点突破】
考点一 透镜
知识点01 凸透镜和凹透镜
1.凸透镜和凹透镜
种类 定义 图示 应用
凸透镜 中间厚、边缘薄的透镜 放大镜、老花镜、照相机、投影仪等
凹透镜 中间薄、边缘厚的透镜 近视眼镜
2.透镜的主光轴和光心
定义 图示 注意事项
主光轴 通过透镜两个球面球心的直线叫主光轴，简称主轴。每个透镜都有一个主轴，主轴用点线表示 在画主光轴时应用“点划线”
光心 透镜主轴上有两个特殊的点，通过这个点的光传播方向不变，这个点叫透镜的光心。可以认为薄透镜就在透镜的中心 光心用字母“O”表示，薄透镜的光心就在其中心
知识点02 透镜对光的作用
1.凸透镜对光的作用
凸透镜对光有会聚作用，因此凸透镜又叫聚透镜。
2.凹透镜对光的作用
凹透镜对光有发散作用。因此凹透镜又叫发散透镜。
3.对“会聚作用”和“发散作用”的理解
（1）凸透镜对光有会聚作用，指的是折射光的方向比入射光的方向更靠近主光轴，即通过凸透镜的光将主光轴方向偏折，如图所示。
（2）凹透镜对光有发散作用，指的是折射光的方向比入射光的方向更偏离主光轴，即通过凹透镜的光将向远离主光轴方向偏折，如图所示。
命题点
会聚作用≠光一定会聚，发散作用≠光一定发散
（1）会聚作用是指能使光会拢，但会拢后的光不一定会变成会聚光。如图甲所示，凸透镜使通过它的一束光发散程度变小了，但该光束依然发散。
（2）发散作用是指能使光发散，但发散后的光并不一定是发散光。如图乙所示，凹透镜对通过它的一束会聚光有发散作用，但光经过凹透镜后依然是会聚光，还能会聚于一点。
4.透镜中的光路是可逆的
由于光在发生折射时是可逆的，而透镜对光的作用也是折射作用，所以透镜中的光路是可逆的。
知识点03 焦点和焦距
1.透镜的焦点和焦距
焦点 焦距 图示
凸透镜 凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这个点叫凸透镜的焦点，用F表示。凸透镜两侧各有一个焦点 焦点F到光心O的距离叫焦距，用f表示，凸透镜两侧的焦距相等
凹透镜 凹透镜能使跟主光轴平行的光发散，且发散的光反向延长线相交在主光轴上的一点，这个点不是实际光线会聚的点，所以叫虚焦点，用F表示。凹透镜两侧各有一个虚焦点 虚焦点F到光心O的距离叫焦距，用f表示，凹透镜两侧的焦距相等
（1）凸透镜焦距的长短与其表面的凸起程度有关，表面越凸，焦距越短；
（2）凸透镜焦距长短反映了凸透镜对光会聚作用的强弱，焦距越短，光通过凸透镜后的偏折程度越大，即凸透镜的会聚作用越强；
（3）根据光路可逆，若把点光源放在凸透镜的焦点上，射向凸透镜的光经凸透镜折射后会变成平行光，因此可利用凸透镜获得平行光。
故选D。
2.粗测凸透镜焦距的方法
如图所示，让凸透镜（放大镜）正对着太阳光，再拿一张白纸放在它的另一端，调整放大镜与白纸的距离，直到纸上出现最小、最亮的光斑（这个点就是凸透镜的焦点）。测出这个光斑达到凸透镜光心的距离，即该凸透镜的焦距。这种测凸透镜焦距的方法称为平行光聚焦法。
知识点04 透镜的三条特殊光线
入射光线 折射光线 图例
凸透镜 平行于主光轴 经过另一侧的实焦点
经过焦点或从焦点发出 平行于主光轴
经过光心 不改变传播方向
凹透镜 平行于主光轴 折射光线的反向延长线经过同侧虚焦点
直射时射向凹透镜另一侧虚焦点 平行于主光轴
经过光心 不改变传播方向
1．光线经过甲、乙两透镜后的折射光线如图所示，则关于两透镜的类型，下列说法正确的是　　
A．甲是凸透镜，乙是凹透镜 B．甲是凹透镜，乙是凸透镜
C．甲、乙都是凸透镜 D．甲、乙都是凹透镜
【答案】
【解答】解：由下图可知，光通过甲透镜后折射光线偏向主光轴，说明该透镜对光线有会聚作用，所以甲为凸透镜；而光线经过乙透镜后折射光线推迟会聚了，即该透镜对光线有发散作用，所以乙应为凹透镜，
故选：。
2．炎炎夏日，汽车停在露天停车场，若把装满水的矿泉水瓶留在车内，太阳光通过矿泉水瓶后可能把汽车内的易燃物引燃。矿泉水瓶所起的作用相当于　　
A．凸透镜 B．凹透镜 C．平面镜 D．潜望镜
【答案】
【解答】解：装满水的矿泉水瓶相当于一个凸透镜，凸透镜对光线有会聚作用，这样就会使太阳光会聚于一点，凸透镜焦点的温度高，达到易燃物的着火点，易燃物燃烧引起火灾，故正确。
故选：。
3．图是透过某种眼镜看布偶的情形，则图中表示光线经过该眼镜镜片的光路图正确的是　　
A． B．
C． D．
【答案】
【解答】解：观察图可知，透过眼镜成正立、缩小的虚像，这符合凹透镜成像特点，符合光线经过该眼镜镜片的光路图是。
故选：。
4．如图所示，为入射光线，为折射光线，且。已知，该凸透镜的焦距可能是　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】解：为入射光线，为折射光线，通过凸透镜光心的光线传播方向不变，点发出的光线通过光心传播方向不变，会与交于点，则点是点通过凸透镜所成的像，其中是物距，是像距，因，则像距大于物距，成倒立放大的实像，此时，，即，即，
故不符合题意，符合题意。
故选：。
5．如图，甲、乙两个凸透镜的焦距分别是和，下列说法正确的是　　
A．平行光经过凸透镜后一定会聚于焦点
B．甲透镜的焦距更短，其会聚能力较乙透镜弱
C．用一张不透明厚纸片挡住甲透镜的上半部分，透镜的焦距会变小
D．平行于主光轴的红光和紫光经乙凸透镜折射后，紫光与主光轴相交的点更靠近凸透镜
【答案】
【解答】解：．凸透镜具有聚光能力，能将平行于主光轴的光经过凸透镜折射后，会聚于焦点上，故错误，不符合题意；
．由图甲、乙可知，甲凸透镜的焦距更短，聚光能力更强，所以其折光本领较乙透镜强，故错误，不符合题意；
．用不透明厚纸片挡住透镜的上半部分，不会改变透镜的焦距，只会减少光的通过量，故错误，不符合题意；
．根据三棱镜对光线的偏折可知，紫光被偏折的程度大，紫光会在更靠近透镜的地方与主光轴相交，故正确，符合题意。
故选：。
考点二 凸透镜成像规律
知识点01 实像和虚像
1.凸透镜成实像的情况
实像是实际光线会聚而成的，能成在光屏上。此时物像分别位于凸透镜的两侧，且实像都是倒立的，如图所示。照相机、投影仪所成的像都是实像。
2.凸透镜成虚像的情况
虚像不是由光线实际会聚而成的，而是由折射光线的反向延长线相交而成的。凸透镜成虚像时，通过凸透镜射出的光没有会聚，只是人眼逆着折射光线的方向看过去，感到光是从虚像处发出的，故凸透镜成虚像时，物、像位于凸透镜的同侧，我们只能用眼睛看到虚像，而不能用光屏承接到虚像。
3.实像和虚像成像示例
（1）实像成像示例
小孔成像 相机成像 投影仪成像
（2）虚像成像示例
平面镜成像 光的折射成像 放大镜成像
实像和虚像的区别
实像 虚像
不同 实际光线会聚而成 光线的反向延长线相交而成
在像的位置能用光屏承接 在像的位置不变用光屏承接
在像的位置能使胶片感光 在像的位置不能使胶片感光
都是倒立的 都是正立的
相同 都能用眼睛看到
知识点02 凸透镜成像的规律
1.基本概念：
（1）物距：物体到凸透镜光心的距离，用字母u表示。
（2）像距：像到凸透镜光心的距离，用字母v表示。
注意：初中阶段，我们研究的凸透镜均为薄透镜，其厚度可忽略不计，故一般物距也可说是物体到透镜的距离，像距是像到透镜的距离。
2.凸透镜成像的规律
物距u与焦距f的关系 成像的性质 像距v与焦距f的关系 相对凸透镜的位置 像的变化情况
正倒 大小 虚实
u>2f 倒立 缩小 实像 v>2f 与物异侧 物近像远像变大， 物远像近像变小
u=2f 倒立 等大 实像 v=2f 与物异侧
fu=f 不成像
uu 与物同侧 物近像近像变小， 物远像远像变大
巧记规律 一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小
3.凸透镜成像规律的光路分析
利用凸透镜三条特殊光线中的任意两条可以画出相应的光路图，从而判断出像距的大小和成像的具体情况，这是理解凸透镜成像规律的最好的方法。
（1）当u>2f时，成倒立、缩小的实像，此时f（2）当u=2f时，成倒立、等大的实像，此时v=2f。光路如图所示。
（3）当f2f。光路如图所示。
（4）当u=f时，折射光是一束平行光，不能相交，其反向延长线也不能相交，所以不能成像。光路如图所示。
（5）当uu。光路如图所示。
凸透镜成像的动态变化规律
（1）动态变化口诀：像的大小看像距，像儿跟着物体跑。其意义是，凸透镜成像时，像距变大（小），像就变大（小）；物体向哪个方向移动，像就向哪个方向移动。
（2）移动速度：成缩小的像时，物距大于像距，物体移动的速度大于像移动的速度；成放大的像时，物距小于像距，物体移动的速度小于像移动的速度。
（3）最小距离：物体和实像的最小距离是4f，即当物体位于2f位置成像时。
6．如图所示，现有一竖直放置的凸透镜，在主光轴位置上有一条直轨道，一个发光的人偶从焦点处向右侧匀速走动，下列说法不正确的是　　
A．像和人偶之间的距离一直在减小
B．像移动的脚步始终比人偶移动的脚步大
C．像大时脚步大，像小时脚步小，即大像走大步，小像走小步
D．像总朝靠近人偶的方向运动，好像在追
【答案】
【解答】解：、人偶从大于一倍焦距位置远离凸透镜的过程中，当物距等于时，物像之距最小，为，故人偶移动过程中，物像之距先减小后增大，错误；
、当人偶移动到2倍焦距以外时，所成的像是倒立缩小的，此时像的脚步始终比人偶小，故错误；
、像大时脚步大，像小时脚步小，即“大像”走大步，“小像”走小步，故正确；
、因为物距越大，像距越小，像总朝靠近人偶的方向运动，好像在追，故正确。
故选：。
7．将一个凸透镜正对太阳，可在距凸透镜处得到一个最小、最亮的光斑若将一个物体放在此透镜前处，则可以观察到物体成　　
A．放大的虚像 B．缩小的实像 C．缩小的虚像 D．放大的实像
【答案】
【解答】解：凸透镜正对着太阳光，可在距凸透镜处得到一个最小最亮的光斑，这个亮斑就是凸透镜的焦点，所以该凸透镜的焦距是，利用平行光聚焦法测得了透镜的焦距。
现在的物距是，物距小于焦距，由凸透镜的成像规律可知，此时凸透镜成正立、放大的虚像，故正确，错误。
故选：。
8．在探究凸透镜成像规律的实验中，当蜡烛与凸透镜的距离为时，在光屏上观察到一个倒立缩小的像，此时光屏与凸透镜的距离为，下列关于该透镜焦距的大小正确的是　　
A． B． C． D．
【答案】
【解答】解：在光屏上观察到一个倒立、缩小的像，则；
当蜡烛与凸透镜的距离为时，即；
此时光屏与凸透镜的距离为，；
联立以上等式，解得
。
故选：。
9．杨光同学在实验室利用光具座“探究凸透镜成像规律”的实验中元件摆放位置如图所示，在光屏中心呈现出清晰的烛焰的像，此时物距为，下列说法正确的是　　
A．此透镜的焦距可能为，光屏上呈倒立、缩小的实像
B．此透镜的焦距可能为，光屏上呈倒立、放大的实像
C．保持蜡烛和透镜位置不变，仅拿掉光屏，如图，用肉眼在位置沿图示方向能看到实像
D．保持透镜位置不变，将蜡烛向左移动一段距离，光屏应向右移动一段距离才能再次找到烛焰清晰的像
【答案】
【解答】解：、由图可知，，根据凸透镜成实像时，，成倒立、缩小的实像，且，即，故错误；
、凸透镜成实像时，像与物体在透镜的两侧，因此用肉眼在位置沿图示方向能看到实像，故正确；
、保持透镜位置不变，将蜡烛向左移动一段距离，此时物距增大，根据凸透镜成实像时，物远像近像变小可知，光屏应向左移动一段距离才能再次找到烛焰清晰的像，故错误。
故选：。
10．用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”的实验时，已知凸透镜的焦距为，下列说法中正确的是　　
A．烛焰在如图所示的位置时，成像特点与照相机成像特点相同
B．若将蜡烛移到光具座刻度处时，光屏上的像是正立、放大的
C．若在蜡烛和透镜之间放上一近视眼镜，光屏要向右移动才能再次接收到清晰的像
D．蜡烛燃烧一段时间后，向下移动光屏可以让像呈现在光屏中央
【答案】
【解答】解：、烛焰在如图所示的位置，此时物距小于像距，根据凸透镜成实像时，物距小于像距，成倒立放大的实像，投影仪或幻灯机就是利用此原理制成的，故错误；
、若将蜡烛移到光具座刻度处，此时物距，根据，成正立放大的虚像，光屏上不成像，故错误；
、若在蜡烛和透镜之间放上一近视眼镜，近视眼镜是凹透镜，凹透镜对光线具有发散作用，会将光线推迟会聚成像，所以光屏要向右移动才能再次接收到清晰的像，故正确；
、蜡烛燃烧一段时间后，蜡烛变短，根据过光心的光线传播方向不变可知，此时像成在光屏的上端，所以向上移动光屏可以让像呈现在光屏中央，故错误。
故选：。
考点三 生活中的透镜
知识点01 照相机
1.照相机的成像原理
照相机的镜头相对于一个凸透镜，胶片相对于光屏，来自物体的光经过镜头后会聚在照相机暗箱内的胶片上，形成了倒立、缩小的像。
2.照相机成像的特点
（1）物体到镜头的距离大于镜头到胶片的距离。
（2）物体离镜头越远，物体在胶片上所成的像越小，像（或胶片）的位置到镜头的距离越近，即暗箱越短。
（3）照相机成的是倒立、缩小的像，像和物体在镜头的两侧。
3.照相机拍摄景深的调节
为了使远近不同的景物在胶片上都能成清晰的像，需要调节镜头到胶片的距离。
（1）拍摄近处景物时，镜头应向前伸，即增大胶片与镜头之间的距离；
（2）拍摄远处景物时，镜头应往后缩，即减小胶片与镜头之间的距离；
（3）若想使拍摄景物的像大一些，可以减小景物与镜头之间的距离；若想使拍摄景物的像小一些，可以增大景物与镜头之间的距离。
知识点02 投影仪
照相机是利用凸透镜来成像的，利用照相机可以得到倒立、缩小的像。投影仪也是利用凸透镜来成像的，利用投影仪能得到倒立、放大的像。
1.投影仪的成像过程
对投影仪进行光路分析可知，来自投影片上的图案上的光经镜头（凸透镜）折射后，在屏幕上形成清晰的像。
2.投影仪的成像特点
（1）投影片到镜头的距离小于镜头到屏幕的距离；
（2）图案（文字）通过投影仪在屏幕上成的像比投影片上的图案（文字）大；
（3）像和投影片在凸透镜的两侧；
（4）图案（文字）在屏幕上所成的像是倒立、放大的像；
（5）投影片离镜头越近，像到镜头间的距离越大，屏幕上所成的像越大。
3.投影仪的调节
（1）使屏幕上的像变大的方法：减小投影片与镜头之间的距离，同时增大屏幕与镜头间的距离；
（2）使屏幕上的像变小的方法：增大投影片与镜头间的距离，同时减小屏幕与镜头间的距离。
知识点03 放大镜
1.放大镜成像
放大镜是凸透镜，是常用的光学仪器之一。放大镜能将小物体放大，如图所示。将放大镜镜头放在物体上方与眼睛之间适当位置，透过放大镜可以看到正立、放大的像。
2.放大镜成像特点
（1）物体通过放大镜所成的像是一个正立、放大的像；
（2）像和物体在凸透镜的同侧；
（3）在一定范围内，放大镜离物体越近，所成的像越小；放大镜离物体越远，所成的像越大；
（4）若物体与放大镜的距离增大到一定程度，所成的像便消失了。
3.放大镜的使用
（1）使像变大的方法：让放大镜与物体之间的距离适当增大一些；
（2）使像显小的方法：让放大镜与物体之间的距离适当减小一些。
辨析对比：
照相机 投影仪 放大镜
物镜距离 远 近 最近
像镜距离 近 远 —
像的性质 倒立、缩小 倒立、放大 正立、放大
物像位置 透镜两侧 透镜两侧 透镜同侧
物像变化 物体靠近透镜，像远离透镜；物体远离透镜，像靠近透镜 要使像变大，应使文字或图案离镜头近一些，屏幕应离镜头远一些 放大镜适当远离物体，像变大；放大镜适当靠近物体，像变小
知识点04 显微镜和望远镜
物镜（凸透镜） 目镜（凸透镜） 看清物体的方法
显微镜 倒立、放大、实像 （投影仪） 正立、放大、虚像 （放大镜） 放大后再放大
望远镜 倒立、缩小、实像 （照相机） 正立、放大、虚像 （放大镜） 缩小后再放大
11．安安同学用数码相机（可调焦距）拍摄了两张番茄的照片，如图所示。结合图片分析，下列说法中正确的是　　
A．照相机的镜头与老花镜属于同一类透镜
B．番茄通过照相机的镜头成正立、缩小的实像
C．在物距相同的情况下，拍摄乙照片时，镜头焦距须调得小一些
D．若不改变相机的焦距，拍摄甲照片时，镜头离番茄近一些
【答案】
【解答】解：、照相机的镜头是凸透镜，老花镜也是凸透镜，属于同一类透镜，故正确。
、，成倒立、缩小的实像，，应用于照相机和摄像机，故错误。
、照相机是利用凸透镜成倒立缩小实像的原理工作的。在物距不变的条件下，乙照片中番茄大些，则拍摄乙照片时镜头的焦距需调得大些，故错误；
、凸透镜成实像时，物距变大，像距变小，像变小，若不改变相机的焦距，拍摄甲照片时，镜头离番茄远一些，故错误。
故选：。
12．随着城市亮化工程的建设，处处皆文化的西安城已经晋升为“灯光耀眼思长安”网红的城市。以下光现象描述中，正确的是　　
A．图甲的音乐喷泉，被照亮的七彩拱形水柱是光源
B．图乙水中的倒影是光的反射形成的虚像
C．图丙中城墙因为发出红光所以看起来是红色
D．图丁是拍摄的钟楼夜景，要想拍的像变大应将照相机镜头往回缩
【答案】
【解答】解：．我们把发光的物体叫做光源，被照亮的七彩拱形水柱自身不能发光，所以不是光源，故错误；
．古城墙在水中的倒影属于平面镜成像，是光的反射形成的等大的虚像，故正确；
．城墙是不透明的，城墙吸收其他色光反射红光，所以看起来是红色的，故错误；
．凸透镜成实像时，物近像远像变大，要想拍的像变大，则应使物距变小，像距变大，应将照相机的镜头向前伸。故错误。
故选：。
13．放映幻灯片时，荧幕上出现清晰的画面，则　　
A．幻灯机的镜头是凹透镜 B．幻灯机镜头对光有发散作用
C．幻灯机成正立放大的实像 D．幻灯机成倒立放大的实像
【答案】
【解答】解：幻灯机的镜头是凸透镜，凸透镜对光线具有会聚作用；幻灯机是利用物体在2倍焦距和一倍焦距之间，成倒立放大实像的原理制作的，故正确。
故选：。
14．关于透镜，下列说法中不正确的是　　
A．照相机的镜头相当于一个凸透镜
B．用凸透镜可以看清物体的细小之处
C．凸透镜和凹透镜都有两个焦点
D．光线通过凸透镜后会聚到一点，这个点叫做焦点
【答案】
【解答】解：由凸透镜成像的三种情况：
倒立、缩小的实像，应用于照相机或摄像头；
倒立、放大的实像，应用于幻灯机或投影仪；
正立、放大的虚像，应用于放大镜，故正确；
因为凸透镜有两个实焦点，凹透镜都有两个虚焦点，所以说凸透镜和凹透镜都有两个焦点，故正确；
因为只有平行光线通过凸透镜后会聚到主轴上的点才是焦点，故错误。
故选：。
15．在一次生物实验课上，小明不小心把昆虫观察盒盖上的凸透镜打碎了，盒盖上是一个凸透镜（如图所示），盒盖到盒底的距离为，利用盒盖上的凸透镜能成正立放大像的原理可以方便地观察到盒底的小眼巾，为了修好观察盒，老师能提供焦距为、、和的凸透镜各一个，他应该选择下列哪个透镜　　
A．焦距为 B．焦距为 C．焦距为 D．焦距为
【答案】
【解答】解：盒盖处安装凸透镜，盒底处有昆虫，盒盖到盒底的距离为，即物距为；
要使该凸透镜作放大镜使用时，物距应小于焦距，物距是，所以焦距应大于，则应选择焦距为的凸透镜。
故选：。
考点四 眼睛和眼镜
知识点01 眼睛
1.眼睛看到物体的过程
眼睛的主要结构有：角膜、睫状体、瞳孔、晶状体、玻璃体、视网膜、视神经等。物体发出的光经过眼球转化为神经信号传输给大脑，我们就看到了物体，如图所示。
。
2.正常眼睛的调节
正常眼睛无论是眺望远景，还是查看近物，都能看清楚。也就是说，不管物距变大还是变小，眼睛都能将像清晰地成像在视网膜上，物距发生变化时，像距（视网膜和晶状体间的距离）未变，这是因为眼睛能通过睫状体改变晶状体的形状，进而改变晶状体对光线的偏折能力，即改变了晶状体的焦距。使不同远近的物体都能在视网膜上成清晰的像。
看远处物体 看近处物体
睫状体 放松 收缩
晶状体 变薄 变厚
对光的偏折能力 变弱 变强
成像原理图
3.远点、近点和明视距离
（1）远点：眼睛的调节是有限度的。当睫状体完全松弛时，晶状体表面弯曲程度最小，此时晶状体最扁，此时能够看清的最远点极限叫做远点。正常人的眼睛的远点理论上在无限远处。
（2）近点：当睫状体极度紧张时（用力看近处物体），晶状体变得最厚，晶状体表面弯曲程度最大，此时能看清的最近的极限点叫做近点。正常人的眼睛的近点在离眼睛大约10cm的地方。
（3）明视距离：在合适照明条件下，正常眼睛观察近处物体最清晰而不疲劳的距离大约为25cm，这个距离叫做明视距离。为预防近视眼，读书、写字时眼睛与书本的距离应保持在25cm左右。
知识点02 近视眼和远视眼
近视眼 远视眼
视觉特征 近处清晰，远处模糊 远处清晰，近处模糊
形成原因 晶状体太厚，折光能力太强 晶状体太薄，折光能力太弱
眼球在前后方向上太长 眼球在前后方向上太短
成像位置 在视网膜前方 在视网膜后方
成像光路
矫正镜片 凹透镜 凸透镜
巧记规律 近前远后，近凹后凸
16．如图，小华同学在做探究“凸透镜成像规律”实验时，把周老师的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，发现光屏上烛焰的像变模糊了。接着，他再将光屏远离凸透镜，又能在光屏上看到烛焰清晰的像。关于周老师的眼睛和眼镜说法正确的是　　
A．周老师是近视眼，戴凹透镜 B．周老师是近视眼，戴凸透镜
C．周老师是远视眼，戴凹透镜 D．周老师是远视眼，戴凸透镜
【答案】
【解答】解：将一副眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，结果，光屏上原来清晰的像变模糊了，他只将光屏向远离凸透镜的方向移动适当距离时，又在光屏上观察到蜡烛清晰的像，说明延迟成像了，故放置的是使光线发散的凹透镜，这种眼镜是用来矫正近视眼的。
故选：。
17．如图为眼睛观察远处物体时的光路。可知这是　　
A．近视眼，应戴凸透镜矫正 B．近视眼，应戴凹透镜矫正
C．远视眼，应戴凸透镜矫正 D．远视眼，应戴凹透镜矫正
【答案】
【解答】解：根据图示可知，来自远处点的光经晶状体（凸透镜）成像在视网膜前，说明这是近视眼的光路原理图，要矫正近视眼，需要利用凹透镜对光的发散作用，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，故应戴凹透镜矫正近视眼，故正确。
故选：。
18．近视眼激光矫正手术是临床常用的矫正近视的手术，使用的是准分子激光，它是一种能够精确聚焦和控制的紫外线光束，是冷光源，不会产生热量，其切削精度非常高，每个光脉冲切削深度为。在电脑控制下依据近视度数，指挥激光器发出一系列的激光脉冲照射到角膜上，在角膜中心削出一个光滑的平面，使角膜曲率变平，矫正原有屈光误差，使患者看到清晰的物体。以下说法正确的是　　
A．
B．近视眼是因为晶状体的会聚能力变弱，使像成在视网膜后
C．手术后晶状体和角膜构成的凸透镜的焦距变大
D．准分子激光可以使被照物体发热
【答案】
【解答】解：．因为，所以，故错误；
．近视眼的成因是晶状体的会聚能力过强，会聚能力导致远处的物体成像在视网膜的前方，形成近视眼，故错误；
．在角膜中心削出一个光滑的平面，使角膜曲率变平，矫正原有屈光误差，使患者看到清晰的物体，这相当于减小了晶状体和角膜构成的凸透镜的厚度，在凸透镜中，厚度减小会导致焦距变大。因此，手术后晶状体和角膜构成的凸透镜的焦距变大，故正确；
．已知准分子激光是一种冷光源，它不会产生热量。因此，它不会使被照物体发热，故错误。
故选：。
19．下列模型符合近视镜对光线作用的是　　
A． B．
C． D．
【答案】
【解答】解：、凹透镜对光线有发散作用，经凹透镜折射后的光线远离主光轴，故正确，错误。
、凸透镜对任何光线都有会聚作用，不仅仅是对平行光线有会聚作用，故错误；
故选：。
20．现代生活，智能手机给人们带来了许多便利，但长时间盯着手机屏幕，容易导致视力下降。下列关于近视眼及其矫正的原理图正确的是　　
A．甲和丙 B．甲和丁 C．乙和丙 D．乙和丁
【答案】
【解答】解：由图知，甲图的光线会聚在视网膜的前方，所以甲图表示近视眼的成像情况；近视眼是由于晶状体焦距太短，像落在视网膜的前方，为了使光线会聚在原来会聚点后面的视网膜上，就需要在光线进入人眼以前发散一些，所以应佩戴对光线具有发散作用的凹透镜来矫正，则丁图是近视眼的矫正原理图。
乙图的光线会聚在视网膜的后方，所以乙图表示远视眼（老花眼）的成像情况；为了使光线会聚在原来会聚点前面的视网膜上，就需要在光线进入人眼以前会聚一些，所以应佩戴对光线具有会聚作用的凸透镜来矫正，即丙图是远视眼的矫正原理图。
故选：。
考点五 透镜实验综述
实验01 实验探究：探究对光的作用
1.实验观察：光在空气、水、玻璃中的传播路径
（1）凸透镜对光的作用
如图所示，让平行于凸透镜主光轴的几束光射向凸透镜，观察到光通过凸透镜后会聚于主光轴上的一点。
实验图 示意图
（2）凹透镜对光的作用
如图所示，让平行于凹透镜主光轴的几束光射向凹透镜，观察到光通过凹透镜后会偏离主光轴散开，但其反向延长线交于主光轴上的一点。
实验图 示意图
【探究归纳】凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。因此，凸透镜又叫会聚透镜，凹透镜又叫发散透镜。
实验02 探究凸透镜成像的规律
【提出问题】凸透镜所成的像的虚实、大小、正倒跟物距有什么关系？
【实验设计】先把物体放在距离凸透镜较远的地方，然后逐渐向凸透镜方向靠近，同时把光屏放在凸透镜的另一侧，观察光屏上像的变化情况。由于凸透镜的偏折情况和焦距有关，所以应着重观察物距等于、大于或小于一倍焦距、二倍焦距时，物体的成像情况。
【进行实验与收集证据】
（1）将蜡烛、凸透镜、光屏依次安放在光具座上，调整它们的高度，使烛焰的中心、凸透镜的光心和光屏的中心大致在同一高度；
（2）把蜡烛放在凸透镜二倍焦距以外的地方并点燃，然后调整光屏到凸透镜的距离，直到光屏上出现清晰烛焰的像，观察并记录像的大小和正倒，测出物距u和像距v。稍稍改变物距，重复做这一步；
（3）把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离大于二倍焦距，移动光屏，直到光屏上出现蜡烛清晰的像，观察并记录像的大小、正倒，测出物距u和像距v；
（4）把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间，移动光屏，直到光屏上出现蜡烛清晰的像，观察并记录像大小、正倒，测出物距u和像距v。稍稍改变物距，重做这一步；
（5）把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛位于凸透镜的焦点上，移动光屏，观察是否能够成像；
（6）把蜡烛移到凸透镜的一倍焦距以内，移动光屏，观察在光屏上能否看到蜡烛的像。如果不能，可以从光屏这一侧透过凸透镜观察，记录所看到的像的正倒、大小以及此时的物距u。稍稍改变物距，重做这一步；
（7）将实验数据和观察结果填入表中（该实验所用凸透镜焦距f=12cm）
物距u与焦距f的关系 物距u/cm 像距v/cm 成像的性质 像的变化情况
u>2f 60 15 倒立、缩小的实像 物距变小时，像距变大，像（相对于之前）变大
48 16
u=2f 24 24 倒立、等大的实像 ——
f15 60
u=f 12 —— 不成像 ——
u6 ——
【分析论证】（1）焦点是成实像和虚像的分界点。当物距大于一倍焦距时，成实像；当物距小于一倍焦距时，成虚像；当物距大于一倍焦距时，不成像；
（2）二倍焦距是成放大实像还是缩小实像的分界点。当物距大于二倍焦距时，成缩小的实像；当物距大于二倍焦距时，成等大的实像；当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，成放大的实像；
（3）凸透镜成实像都是倒立的，且像、物位于凸透镜的两侧；凸透镜成虚像时，都是正立的，且像、物同侧；
（4）凸透镜成实像时，随着物距的减小，像和像距都变大；成虚像时，随着物距的减小，像和物都不小。
【得出结论】
物距u与焦距f的关系 像的性质 像距v与焦距f的关系 相对凸透镜的位置 应用
正倒 大小 虚实
u>2f 倒立 缩小 实像 fu=2f 倒立 等大 实像 v=2f 与物异侧 测焦距
f2f 与物异侧 投影仪
u=f 不成像
u实验注意事项
（1）光具座的长度有限，做实验时最好选用焦距较小的凸透镜；
（2）凸透镜最好放在光具座的中间位置，便于调节物距和像距；
（3）调整烛焰、透镜、光屏三者的中心在同一高度，目的是让烛焰的像成在光屏的中央；
（4）调整光屏时，不可再调整凸透镜的位置，否则会引起物距的变化；
（5）判断烛焰的像是否最清晰的方法：光屏在某位置时，向前或向后移动光屏，像都会变模糊，则此位置即为像最清晰的位置；
（6）同一个物距范围内，要换不同的物距进行实验，这是为了排除偶然因素，使实验结论更具普遍性。
实验中无论如何移动光屏都找不到像的几种原因：
（1）若烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度，烛焰的像将成在光屏偏上方或偏下方，甚至不能在光屏上成像；
（2）当烛焰在凸透镜一倍焦距以外，但非常靠近焦点时，虽然能成实像，但所成的像很大，且像距也很大，而光具座长度和光屏的大小有限，光屏不能承接到像；
（3）当烛焰位于凸透镜焦点处，烛焰发出的光经凸透镜折射后平行射出，光屏上不会出现烛焰的像；
（4）若烛焰位于凸透镜一倍焦距以内，烛焰与其所成的虚像在凸透镜同侧，此时光屏时接收不到像的。
21．小明在学习了凸透镜后，想探究凸透镜的焦距大小与什么因素有关，于是他让平行光通过如图（a）的四个透镜（其中甲、乙和丙、丁是两组形状相同的凸透镜，它们分别用玻璃、塑料和水晶制成）
（1）当与主光轴平行的光经过甲、丙两凸透镜后会聚于焦点，如图（b）所示，比较两次实验数据，可以得到的结论是：在凸透镜的材料相同时，凸透镜表面越凸，凸透镜的焦距越　小　（选填“大”或“小” ，会聚能力越　　（选填“强”或“弱” ；
（2）如图（c）光的色散现象，如果分别用红光和紫光测同一个凸透镜的焦距，用　　（选填“红”或“紫” 光测出的凸透镜焦距更大；
（3）小明用乙透镜测焦距时发现边缘有一小块已经缺损，这会使测得的焦距　　（选填“变大”、“变小”或“不变” 。
【答案】（1）小；强；（2）红；（3）不变。
【解答】解：（1）如图（b）所示，比较两次实验数据，可以得到的结论是：在凸透镜的材料相同时，凸透镜表面越凸，凸透镜的焦距越短，会聚能力越强；
（2）如图（c）光的色散现象，玻璃对红光的偏折能力小，对紫光的偏折能力大，如果分别用红光和紫光测同一个凸透镜的焦距，对红光的偏折能力小，用红光测得的焦距较大。
（3）小明用乙透镜测焦距时发现边缘有一小块已经缺损，由于凸透镜其它地方对光线有偏折能力，偏折程度不变，这会使测得的焦距不变。
故答案为：（1）小；强；（2）红；（3）不变。
22．眼镜是一种可以虚拟现实的头戴式显示设备，它利用计算机生成模拟系统，用户通过看眼镜内的电子屏幕上的画面，再结合封闭性的音效，给用户产生一种身在虚拟环境中的感觉。
（1）眼镜内有一块电子屏，它经过晶状体在视网膜上成 　倒立　（选填“正立”或“倒立” 的 　　（选填“虚”或“实” 像。
（2）因为电子屏距离眼睛很近，为了让用户可以看清图像，需在眼睛和电子屏之间配置一块透镜。为了弄清眼镜内置透镜的作用，小聪同学做了以下实验：
①用“”形灯模拟眼镜的电子屏，用透镜模拟晶状体，用光屏模拟视网膜（如图乙）。在实验前，需要调节灯中心、透镜光心、光屏中心在 　　。
②经过实验小聪发现，若保持光屏和凸透镜位置不变，灯向右移动时，要重新在光屏上得到清晰的像，需换用焦距更小的凸透镜，这说明：物体靠近眼睛时。为看清物体，晶状体要变 　　（选填“厚”或“薄” ，以 　　（选填“增强”或“减弱” 它的折光能力。
③如果物体离眼睛太近，就会超出晶状体的调节范围，使人眼无法看清。小聪发现，只要在原有凸透镜和“”形灯之间放一块合适的透镜，便可以进一步缩小物距，让光屏上重新出现清晰的像（如丙），从而推断出眼镜内置的是 　　透镜。
（3）小聪将发光的灯组成形，以下所示，在不改变位置的情况下，灯在光屏上所成像为图中的 　　。
（4）2021年“天宫课堂”中，航天员王亚平为大家直播演示“神奇的太空小水球”实验，如图丁，小水球相当于凸透镜，成倒立、　　的实像。随后，王亚平向水球里注射一个气泡，神奇的一幕发生了，水球里竟然形成了一正一反的两个人像，如图己，图己是注入气泡后水球的截面图，由图可知一正的像是因为中间部分（两虚线间）相当于两个 　　组成（选填“平面镜”“凸透镜”或“凹透镜” 。
【答案】（1）倒立；实；（2）①同一高度；②厚；增强；③凸；（3）；（4）缩小；凹透镜。
【解答】解：（1）人的眼睛像一架神奇的照相机，晶状体相当于凸透镜，外界物体在视网膜上成倒立、缩小的实像；
（2）①实验前，为了使像成在光屏的中央，需要调节灯中心、透镜光心、光屏中心在同一高度；
②实验中，若保持光屏和凸透镜位置不变，灯向右移动时，物距减小，则像距变大，要重新在光屏上得到清晰的像，则需换用焦距更小的凸透镜，这说明：物体靠近眼睛时，为看清物体，晶状体要变厚，以增强它的折光能力；
③由题意可知，如果物体离眼睛太近，就会超出晶状体的调节范围，使人眼无法看清，这与远视眼的成像情况相同，所以应该用凸透镜来矫正。即在原有凸透镜和“”形灯之间放一块合适的凸透镜，便可以进一步缩小物距，让光屏上重新出现清晰的像，因此眼镜内置的是凸透镜；
（3）将发光的灯组成形，以下所示，在不改变位置的情况下，灯在光屏上所成像为倒立缩小的像，故选；
（4）水球具有中间厚、边缘薄的特点，则水球相当于一个凸透镜，所以可以看到王亚平的倒立、缩小的实像；向水球里注射一个气泡，由图可知，中间部分相当于两个凹透镜，凹透镜成正立、缩小的虚像，所以水球里形成了一正一反的两个人像。
故答案为：（1）倒立；实；（2）①同一高度；②厚；增强；③凸；（3）；（4）缩小；凹透镜。
23．某实验小组在学完“凸透镜成像的规律”后，用一块焦距为的凸透镜，对凸透镜成像特点做了进一步探究。
（1）调节烛焰中心、凸透镜光心、光屏中心三者连线使它们大致在 　同一高度　上；
（2）如图甲所示，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是 　　（选填“放大”“等大”或“缩小” 的实像；生活中的 　　（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜” 就是利用这个规律制成的，若此时遮住凸透镜的下半部分，则烛焰在光屏上的成像情况是 　　（选填“完整的像”、“一半的像”或“无法成像” ；
（3）如图甲所示，凸透镜的位置不变，小刚将蜡烛移至光具座上刻度线处，小刚从凸透镜的右侧通过凸透镜可以看到烛焰 　　（选填“倒立”或“正立” 的像；
（4）小刚同学用由发光二极管做成的“”字样代替蜡烛作为发光体，如图所示，他把发光二极管放在刻度线处，移动光屏至成清晰的像，此时在光屏上所成的像是下面的 　　（填字母）；
．
．
．
．
（5）为了探究生活中的透镜成像现象，小明把一个装水的玻璃杯放在漫画前，惊奇地发现透过玻璃杯看到漫画中的老鼠变“胖”了，还掉头逃离猫（如图所示）。小明透过玻璃杯看到的是老鼠的 　　（选填“实”或“虚” 像。
【答案】（1）同一高度；（2）放大；投影仪；完整的像；（3）正立；（4）；（5）实。
【解答】解：（1）过光心的光线传播方向不变，为了使像成在光屏的正中央，应调节烛焰中心、凸透镜光心、光屏中心三者连线使它们大致在同一高度上。
（2）如图所示，物距为；
物距在一倍焦距与二倍焦距之间，根据凸透镜成像规律，此时所成的像为倒立放大的实像，投影仪是利用物距在一倍焦距与二倍焦距之间，成倒立放大的实像原理工作的，故生活中的投影仪就是利用这个规律制成的。
物体发出的光经凸透镜折射后，所有折射光线都会聚于像的位置，若此时遮住凸透镜的下半部分，折射的光线会减少，但烛焰在光屏上的成像仍然是完整的，只是亮度变暗。
（3）将蜡烛移至光具座上刻度线处，物距为，
根据凸透镜成像规律，物距小于焦距，此时所成的像为正立放大的虚像，故小刚从凸透镜的右侧通过凸透镜可以看到烛焰正立放大的虚像。
（4）把发光二极管放在刻度线处，物距为
根据凸透镜成像规律，物距等于2倍焦距，此时所成的像为倒立等大的实像，故不符合题意，符合题意。
故选：。
（5）透过玻璃杯看到漫画中的老鼠变“胖”了，即变大了，还掉头逃离猫，像方向与物是倒立的。根据凸透镜成像规律，此时漫画中的老鼠处于玻璃杯形成的凸透镜一倍焦距与二倍焦距之间，所成的像为倒立放大的实像，故小明透过玻璃杯看到的是老鼠的实像。
故答案为：（1）同一高度；（2）放大；投影仪；完整的像；（3）正立；（4）；（5）实。
24．在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，如甲图所示，小明用高为的发光体（由发光二极管组成）作为物体，把凸透镜固定在光具座刻度线处不动。下表是小明记录的凸透镜成实像时的部分实验数据（数据记录时取整数）
实验次数 物距 像距 像高
1 30 15 2
2 20 4
3 15 8
（1）根据实验数据推测，当把物体放在光具座“0”刻度线处时，物体通过凸透镜所成实像的高度 　小于　（选填“大于”、“小于”或“等于” 。
（2）小明完成实验后，又找来一个装有水的圆柱形玻璃瓶，把一支铅笔放在玻璃瓶的一侧，透过瓶和水可以看到那支笔，如图乙所示。将铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢移动的过程中，铅笔所成像的 　　（选填“长短”、“粗细”或“笔尖朝向” 一直不会有明显的变化。当小明把铅笔竖直向上移动时，此时通过装水的玻璃瓶会看到铅笔 　　移动。（选填“向上”、“向下”或“不”
（3）如图丙，光屏上呈现清晰的像，在放大镜、照相机和投影仪中，成像原理与其相同的是 　　；若将透镜向右移动，光屏上还能得到 　　次烛焰清晰的像。
（4）小红将点燃的蜡烛放在某处，发现无论怎样移动光屏，在光屏中心只能看到一个大小不变的圆形光斑，你认为可能出现的原因应该是 　　。
（5）如图丙所示，如果在蜡烛和凸透镜之间放上近视眼镜，光屏上能得到清晰的像。若取下眼镜，要在光屏上重新得到清晰的像，应将光屏 　　（选填“靠近”或“远离” 凸透镜。近视眼成像在视网膜 　　。（选填“前方”或“后方”
（6）实验时，由于实验时间较长，蜡烛变短，烛焰的像在光屏上的位置会向 　　（选填“上”或“下” 方移动。此时只将透镜向 　　（选填“上”或者“下” 移动后，成像又能在光屏中央。
（7）课后，小丽和小明继续探究，当他们相距，用此凸透镜观看对方，小明刚好通过透镜能看到小丽眼睛正立的像，则下列说法中不正确的是 　　。
．此时小丽的眼睛在凸透镜的一倍焦距以内
．若图片中小丽将凸透镜水平向右移动一定距离，小明看到正立的像可能变大
．小丽从凸透镜中看不到小明的像
．小丽从凸透镜中看到小明倒立、缩小的像
【答案】（1）小于；（2）粗细；向上；（3）投影仪；一；（4）蜡烛放在焦点上；（5）靠近；前方；（6）上；下；（7）。
【解答】解：（1）根据凸透镜成实像时，物远像近像变小可知，当把物体放在光具座“0”刻度线处时，，即物距变远，则像距变近像变小，故像的高度小于；
（2）装有水的圆柱形玻璃瓶相当于一个凸透镜，将铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢移动的过程中，物距小于焦距，起到放大镜作用，透过透镜会看到铅笔尖逐渐变长，铅笔所成像的粗细一直不会有明显的变化；
当铅笔竖直向上移动时，通过装水的玻璃瓶会看到铅笔也向上移动；
（3）如图丙所示，光屏上呈现清晰的像，且物距小于像距，根据凸透镜成实像时，物距小于像距，成倒立、放大的实像，应用于投影仪；
由光路的可逆性可知，若将透镜向右移动，当物距等于原来的像距，像距等于原来的物距时，在光屏上还能得到一次烛焰清晰的像；
（4）小红将点燃的蜡烛放在某处，发现无论怎样移动光屏，在光屏中心只能看到一个大小不变的圆形光斑，这说明蜡烛位于一倍焦距位置，光线经凸透镜折射后成为平行光；
（5）近视眼镜对光线具有发散作用，取下眼镜后，光线会聚点将向靠近凸透镜的方向移动，故要在光屏上重新得到清晰的像，应将光屏靠近凸透镜；
近视眼成像在视网膜前方，是因为晶状体曲度过大或眼球前后径过长导致折光能力过强而使得远处的物体成像在视网膜前方；
（6）实验时由于实验时间较长导致蜡烛变短，根据过光心的光线不改变方向可知，像会随之向上移动；
为了能使成像又能在光屏中央需要将透镜向下移动来使得烛焰的像能够成在光屏的中央位置；
（7）、因为此时能看到小丽眼睛正立的像，说明物距小于一倍焦距，故正确；
、凸透镜成虚像时，物像同侧，若物距变大，像距变大，像变大，故正确；
、因为小明距离凸透镜的距离大于二倍焦距，此时成倒立缩小的实像，像距在一倍焦距和二倍焦距之间，而小丽眼睛在一倍焦距之内，故她看不见小明的像，故正确，错误。
故选：。
故答案为：（1）小于；（2）粗细；向上；（3）投影仪；一；（4）蜡烛放在焦点上；（5）靠近；前方；（6）上；下；（7）。
25．小洋利用如图所示装置探究凸透镜成像的规律。通过测量像的高度反映像的大小。
（1）实验开始前，小洋移动型光源凸透镜光屏使三者之间的距离较小，这样放置是为了更方便调节 　三者中心在同一高度　。
（2）将光源逐渐靠近凸透镜，移动光屏成倒立实像的相关数据记录如表。仅利用图中实验器材不能完成的是第 　　次实验。分析表中数据，可得出结论：凸透镜成实像时，物距变小，像距变大，像变 　　。
物高
实验次数 1 2 3 4 5
物距 35 30 20 15 11
像距 14 15 20 30 110
像高 2.4 3 6 12 60
（3）继续移动光源至物距为时，发现无论如何移动光屏，均不能在光屏上成像，人眼应从 　　一侧透过凸透镜观察光源的像。要想在光屏上看到像，应更换焦距更 　　的凸透镜。
（4）智能汽车车载摄像头原理跟第 　　次实验的原理相同。
【答案】（1）三者中心在同一高度；（2）5；大；（3）光屏；小；（4）1（或。
【解答】解：（1）为了使像成在光屏中央，实验开始前，应移动型光源、凸透镜和光屏，使三者之间的距离较小，用目测的方法调整型光源、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度；
（2）由表中数据可知，第5次实验中，像距为，大于光具座的长度，故仅利用图中实验器材不能完成的是第5次实验；
由表中剩余数据可知，凸透镜成实像时，物距变小，像距变大，像变大；
（3）由表中数据可知，，根据，成倒立、等大的实像，即，故该凸透镜的焦距为；继续移动光源至物距为，此时，成正立、放大的虚像，像与物同侧，故人眼应从光屏一侧透过凸透镜观察光源的像；要想在光屏上看到像，应更换焦距更小的凸透镜，凸透镜焦距越小，相当于增大物距，减小像距；
（4）车载摄像头是根据，成倒立、缩小的实像的原理制成的，与表中第1（或次成像原理相同。
故答案为：（1）三者中心在同一高度；（2）5；大；（3）光屏；小；（4）1（或。
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第03讲 透镜及其应用
目录 考情分析 知识构建 考点突破 考点一 透镜 知识点01 凸透镜和凹透镜 知识点02 透镜对光的作用 知识点03 焦点和焦距 知识点04 透镜的三条特殊光线 考点二 凸透镜成像规律 知识点01 实像和虚像 知识点02 凸透镜成像的规律 考点三 生活中的透镜 知识点01 照相机 知识点02 投影仪 知识点03 放大镜 知识点04 显微镜和望远镜 考点四 眼睛和眼镜 知识点01 眼睛 知识点02 近视眼和远视眼 考点五 透镜实验综述 实验01 实验探究：探究对光的作用 实验02 探究凸透镜成像的规律
【考情分析】
考点内容 课标要求 热点透视 命题预测
透镜对光的作用 2.3.5了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用 这一部分中，考查题型多为选择题、填作图图和实验探究题。其中，透镜类型及对光线的作用属于常考内容，重点是对三条特殊光线的理解和运用；凸透镜成像规律是考察的重点热点题目，多涉及成像性质判断和实验探究相关；透镜的应用属于高频考点，其中以考查常见光学仪器成像原理以及眼睛和眼镜问题居多，显微镜和望远镜偶尔会进行简单考查。 命题方向预测： 1. 知识理解：对透镜的基本类型（凸透镜、凹透镜）及其对光线作用的理解，包括会聚和发散的含义、在光路图中的体现。 2. 规律应用：重点是凸透镜成像规律在各种情境下的应用。包括根据物距、像距判断成像性质，以及反之根据成像要求确定物距和像距的范围；还有不同场景（如生活中的光学仪器）与成像规律的联系。 3. 实验能力：注重考查学生对凸透镜成像规律实验的掌握程度，从实验设计、操作到数据分析和结论得出，培养学生的科学探究能力。 4. 生活联系：将透镜知识与生活中的光学现象和仪器紧密结合，考查学生运用所学知识解释实际问题的能力，如眼睛视力问题与透镜矫正、各种光学设备的原理等。
透镜在生活中的应用 2.3.5了解凸透镜成像规律的应用（了解凸透镜成像规律在放大镜、照相机中的应用）
凸透镜成像规律 2.3.5探究并了解凸透镜成像的规律
眼睛与眼镜 了解人眼成像的原理；了解近视眼和远视眼的成因与矫正方法；具有保护视力的意识
透镜作图 会画简单的光路图
【知识建构】
【考点突破】
考点一 透镜
知识点01 凸透镜和凹透镜
1.凸透镜和凹透镜
种类 定义 图示 应用
凸透镜 中间厚、边缘薄的透镜 放大镜、老花镜、照相机、投影仪等
凹透镜 中间薄、边缘厚的透镜 近视眼镜
2.透镜的主光轴和光心
定义 图示 注意事项
主光轴 通过透镜两个球面球心的直线叫主光轴，简称主轴。每个透镜都有一个主轴，主轴用点线表示 在画主光轴时应用“点划线”
光心 透镜主轴上有两个特殊的点，通过这个点的光传播方向不变，这个点叫透镜的光心。可以认为薄透镜就在透镜的中心 光心用字母“O”表示，薄透镜的光心就在其中心
知识点02 透镜对光的作用
1.凸透镜对光的作用
凸透镜对光有会聚作用，因此凸透镜又叫聚透镜。
2.凹透镜对光的作用
凹透镜对光有发散作用。因此凹透镜又叫发散透镜。
3.对“会聚作用”和“发散作用”的理解
（1）凸透镜对光有会聚作用，指的是折射光的方向比入射光的方向更靠近主光轴，即通过凸透镜的光将主光轴方向偏折，如图所示。
（2）凹透镜对光有发散作用，指的是折射光的方向比入射光的方向更偏离主光轴，即通过凹透镜的光将向远离主光轴方向偏折，如图所示。
命题点
会聚作用≠光一定会聚，发散作用≠光一定发散
（1）会聚作用是指能使光会拢，但会拢后的光不一定会变成会聚光。如图甲所示，凸透镜使通过它的一束光发散程度变小了，但该光束依然发散。
（2）发散作用是指能使光发散，但发散后的光并不一定是发散光。如图乙所示，凹透镜对通过它的一束会聚光有发散作用，但光经过凹透镜后依然是会聚光，还能会聚于一点。
4.透镜中的光路是可逆的
由于光在发生折射时是可逆的，而透镜对光的作用也是折射作用，所以透镜中的光路是可逆的。
知识点03 焦点和焦距
1.透镜的焦点和焦距
焦点 焦距 图示
凸透镜 凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这个点叫凸透镜的焦点，用F表示。凸透镜两侧各有一个焦点 焦点F到光心O的距离叫焦距，用f表示，凸透镜两侧的焦距相等
凹透镜 凹透镜能使跟主光轴平行的光发散，且发散的光反向延长线相交在主光轴上的一点，这个点不是实际光线会聚的点，所以叫虚焦点，用F表示。凹透镜两侧各有一个虚焦点 虚焦点F到光心O的距离叫焦距，用f表示，凹透镜两侧的焦距相等
（1）凸透镜焦距的长短与其表面的凸起程度有关，表面越凸，焦距越短；
（2）凸透镜焦距长短反映了凸透镜对光会聚作用的强弱，焦距越短，光通过凸透镜后的偏折程度越大，即凸透镜的会聚作用越强；
（3）根据光路可逆，若把点光源放在凸透镜的焦点上，射向凸透镜的光经凸透镜折射后会变成平行光，因此可利用凸透镜获得平行光。
故选D。
2.粗测凸透镜焦距的方法
如图所示，让凸透镜（放大镜）正对着太阳光，再拿一张白纸放在它的另一端，调整放大镜与白纸的距离，直到纸上出现最小、最亮的光斑（这个点就是凸透镜的焦点）。测出这个光斑达到凸透镜光心的距离，即该凸透镜的焦距。这种测凸透镜焦距的方法称为平行光聚焦法。
知识点04 透镜的三条特殊光线
入射光线 折射光线 图例
凸透镜 平行于主光轴 经过另一侧的实焦点
经过焦点或从焦点发出 平行于主光轴
经过光心 不改变传播方向
凹透镜 平行于主光轴 折射光线的反向延长线经过同侧虚焦点
直射时射向凹透镜另一侧虚焦点 平行于主光轴
经过光心 不改变传播方向
1．光线经过甲、乙两透镜后的折射光线如图所示，则关于两透镜的类型，下列说法正确的是　　
A．甲是凸透镜，乙是凹透镜 B．甲是凹透镜，乙是凸透镜
C．甲、乙都是凸透镜 D．甲、乙都是凹透镜
2．炎炎夏日，汽车停在露天停车场，若把装满水的矿泉水瓶留在车内，太阳光通过矿泉水瓶后可能把汽车内的易燃物引燃。矿泉水瓶所起的作用相当于　　
A．凸透镜 B．凹透镜 C．平面镜 D．潜望镜
3．图是透过某种眼镜看布偶的情形，则图中表示光线经过该眼镜镜片的光路图正确的是　　
A． B．
C． D．
4．如图所示，为入射光线，为折射光线，且。已知，该凸透镜的焦距可能是　　
A． B． C． D．
5．如图，甲、乙两个凸透镜的焦距分别是和，下列说法正确的是　　
A．平行光经过凸透镜后一定会聚于焦点
B．甲透镜的焦距更短，其会聚能力较乙透镜弱
C．用一张不透明厚纸片挡住甲透镜的上半部分，透镜的焦距会变小
D．平行于主光轴的红光和紫光经乙凸透镜折射后，紫光与主光轴相交的点更靠近凸透镜
考点二 凸透镜成像规律
知识点01 实像和虚像
1.凸透镜成实像的情况
实像是实际光线会聚而成的，能成在光屏上。此时物像分别位于凸透镜的两侧，且实像都是倒立的，如图所示。照相机、投影仪所成的像都是实像。
2.凸透镜成虚像的情况
虚像不是由光线实际会聚而成的，而是由折射光线的反向延长线相交而成的。凸透镜成虚像时，通过凸透镜射出的光没有会聚，只是人眼逆着折射光线的方向看过去，感到光是从虚像处发出的，故凸透镜成虚像时，物、像位于凸透镜的同侧，我们只能用眼睛看到虚像，而不能用光屏承接到虚像。
3.实像和虚像成像示例
（1）实像成像示例
小孔成像 相机成像 投影仪成像
（2）虚像成像示例
平面镜成像 光的折射成像 放大镜成像
实像和虚像的区别
实像 虚像
不同 实际光线会聚而成 光线的反向延长线相交而成
在像的位置能用光屏承接 在像的位置不变用光屏承接
在像的位置能使胶片感光 在像的位置不能使胶片感光
都是倒立的 都是正立的
相同 都能用眼睛看到
知识点02 凸透镜成像的规律
1.基本概念：
（1）物距：物体到凸透镜光心的距离，用字母u表示。
（2）像距：像到凸透镜光心的距离，用字母v表示。
注意：初中阶段，我们研究的凸透镜均为薄透镜，其厚度可忽略不计，故一般物距也可说是物体到透镜的距离，像距是像到透镜的距离。
2.凸透镜成像的规律
物距u与焦距f的关系 成像的性质 像距v与焦距f的关系 相对凸透镜的位置 像的变化情况
正倒 大小 虚实
u>2f 倒立 缩小 实像 v>2f 与物异侧 物近像远像变大， 物远像近像变小
u=2f 倒立 等大 实像 v=2f 与物异侧
fu=f 不成像
uu 与物同侧 物近像近像变小， 物远像远像变大
巧记规律 一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小
3.凸透镜成像规律的光路分析
利用凸透镜三条特殊光线中的任意两条可以画出相应的光路图，从而判断出像距的大小和成像的具体情况，这是理解凸透镜成像规律的最好的方法。
（1）当u>2f时，成倒立、缩小的实像，此时f（2）当u=2f时，成倒立、等大的实像，此时v=2f。光路如图所示。
（3）当f2f。光路如图所示。
（4）当u=f时，折射光是一束平行光，不能相交，其反向延长线也不能相交，所以不能成像。光路如图所示。
（5）当uu。光路如图所示。
凸透镜成像的动态变化规律
（1）动态变化口诀：像的大小看像距，像儿跟着物体跑。其意义是，凸透镜成像时，像距变大（小），像就变大（小）；物体向哪个方向移动，像就向哪个方向移动。
（2）移动速度：成缩小的像时，物距大于像距，物体移动的速度大于像移动的速度；成放大的像时，物距小于像距，物体移动的速度小于像移动的速度。
（3）最小距离：物体和实像的最小距离是4f，即当物体位于2f位置成像时。
6．如图所示，现有一竖直放置的凸透镜，在主光轴位置上有一条直轨道，一个发光的人偶从焦点处向右侧匀速走动，下列说法不正确的是　　
A．像和人偶之间的距离一直在减小
B．像移动的脚步始终比人偶移动的脚步大
C．像大时脚步大，像小时脚步小，即大像走大步，小像走小步
D．像总朝靠近人偶的方向运动，好像在追
7．将一个凸透镜正对太阳，可在距凸透镜处得到一个最小、最亮的光斑若将一个物体放在此透镜前处，则可以观察到物体成　　
A．放大的虚像 B．缩小的实像 C．缩小的虚像 D．放大的实像
8．在探究凸透镜成像规律的实验中，当蜡烛与凸透镜的距离为时，在光屏上观察到一个倒立缩小的像，此时光屏与凸透镜的距离为，下列关于该透镜焦距的大小正确的是　　
A． B． C． D．
9．杨光同学在实验室利用光具座“探究凸透镜成像规律”的实验中元件摆放位置如图所示，在光屏中心呈现出清晰的烛焰的像，此时物距为，下列说法正确的是　　
A．此透镜的焦距可能为，光屏上呈倒立、缩小的实像
B．此透镜的焦距可能为，光屏上呈倒立、放大的实像
C．保持蜡烛和透镜位置不变，仅拿掉光屏，如图，用肉眼在位置沿图示方向能看到实像
D．保持透镜位置不变，将蜡烛向左移动一段距离，光屏应向右移动一段距离才能再次找到烛焰清晰的像
10．用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”的实验时，已知凸透镜的焦距为，下列说法中正确的是　　
A．烛焰在如图所示的位置时，成像特点与照相机成像特点相同
B．若将蜡烛移到光具座刻度处时，光屏上的像是正立、放大的
C．若在蜡烛和透镜之间放上一近视眼镜，光屏要向右移动才能再次接收到清晰的像
D．蜡烛燃烧一段时间后，向下移动光屏可以让像呈现在光屏中央
考点三 生活中的透镜
知识点01 照相机
1.照相机的成像原理
照相机的镜头相对于一个凸透镜，胶片相对于光屏，来自物体的光经过镜头后会聚在照相机暗箱内的胶片上，形成了倒立、缩小的像。
2.照相机成像的特点
（1）物体到镜头的距离大于镜头到胶片的距离。
（2）物体离镜头越远，物体在胶片上所成的像越小，像（或胶片）的位置到镜头的距离越近，即暗箱越短。
（3）照相机成的是倒立、缩小的像，像和物体在镜头的两侧。
3.照相机拍摄景深的调节
为了使远近不同的景物在胶片上都能成清晰的像，需要调节镜头到胶片的距离。
（1）拍摄近处景物时，镜头应向前伸，即增大胶片与镜头之间的距离；
（2）拍摄远处景物时，镜头应往后缩，即减小胶片与镜头之间的距离；
（3）若想使拍摄景物的像大一些，可以减小景物与镜头之间的距离；若想使拍摄景物的像小一些，可以增大景物与镜头之间的距离。
知识点02 投影仪
照相机是利用凸透镜来成像的，利用照相机可以得到倒立、缩小的像。投影仪也是利用凸透镜来成像的，利用投影仪能得到倒立、放大的像。
1.投影仪的成像过程
对投影仪进行光路分析可知，来自投影片上的图案上的光经镜头（凸透镜）折射后，在屏幕上形成清晰的像。
2.投影仪的成像特点
（1）投影片到镜头的距离小于镜头到屏幕的距离；
（2）图案（文字）通过投影仪在屏幕上成的像比投影片上的图案（文字）大；
（3）像和投影片在凸透镜的两侧；
（4）图案（文字）在屏幕上所成的像是倒立、放大的像；
（5）投影片离镜头越近，像到镜头间的距离越大，屏幕上所成的像越大。
3.投影仪的调节
（1）使屏幕上的像变大的方法：减小投影片与镜头之间的距离，同时增大屏幕与镜头间的距离；
（2）使屏幕上的像变小的方法：增大投影片与镜头间的距离，同时减小屏幕与镜头间的距离。
知识点03 放大镜
1.放大镜成像
放大镜是凸透镜，是常用的光学仪器之一。放大镜能将小物体放大，如图所示。将放大镜镜头放在物体上方与眼睛之间适当位置，透过放大镜可以看到正立、放大的像。
2.放大镜成像特点
（1）物体通过放大镜所成的像是一个正立、放大的像；
（2）像和物体在凸透镜的同侧；
（3）在一定范围内，放大镜离物体越近，所成的像越小；放大镜离物体越远，所成的像越大；
（4）若物体与放大镜的距离增大到一定程度，所成的像便消失了。
3.放大镜的使用
（1）使像变大的方法：让放大镜与物体之间的距离适当增大一些；
（2）使像显小的方法：让放大镜与物体之间的距离适当减小一些。
辨析对比：
照相机 投影仪 放大镜
物镜距离 远 近 最近
像镜距离 近 远 —
像的性质 倒立、缩小 倒立、放大 正立、放大
物像位置 透镜两侧 透镜两侧 透镜同侧
物像变化 物体靠近透镜，像远离透镜；物体远离透镜，像靠近透镜 要使像变大，应使文字或图案离镜头近一些，屏幕应离镜头远一些 放大镜适当远离物体，像变大；放大镜适当靠近物体，像变小
知识点04 显微镜和望远镜
物镜（凸透镜） 目镜（凸透镜） 看清物体的方法
显微镜 倒立、放大、实像 （投影仪） 正立、放大、虚像 （放大镜） 放大后再放大
望远镜 倒立、缩小、实像 （照相机） 正立、放大、虚像 （放大镜） 缩小后再放大
11．安安同学用数码相机（可调焦距）拍摄了两张番茄的照片，如图所示。结合图片分析，下列说法中正确的是　　
A．照相机的镜头与老花镜属于同一类透镜
B．番茄通过照相机的镜头成正立、缩小的实像
C．在物距相同的情况下，拍摄乙照片时，镜头焦距须调得小一些
D．若不改变相机的焦距，拍摄甲照片时，镜头离番茄近一些
12．随着城市亮化工程的建设，处处皆文化的西安城已经晋升为“灯光耀眼思长安”网红的城市。以下光现象描述中，正确的是　　
A．图甲的音乐喷泉，被照亮的七彩拱形水柱是光源
B．图乙水中的倒影是光的反射形成的虚像
C．图丙中城墙因为发出红光所以看起来是红色
D．图丁是拍摄的钟楼夜景，要想拍的像变大应将照相机镜头往回缩
13．放映幻灯片时，荧幕上出现清晰的画面，则　　
A．幻灯机的镜头是凹透镜 B．幻灯机镜头对光有发散作用
C．幻灯机成正立放大的实像 D．幻灯机成倒立放大的实像
14．关于透镜，下列说法中不正确的是　　
A．照相机的镜头相当于一个凸透镜
B．用凸透镜可以看清物体的细小之处
C．凸透镜和凹透镜都有两个焦点
D．光线通过凸透镜后会聚到一点，这个点叫做焦点
15．在一次生物实验课上，小明不小心把昆虫观察盒盖上的凸透镜打碎了，盒盖上是一个凸透镜（如图所示），盒盖到盒底的距离为，利用盒盖上的凸透镜能成正立放大像的原理可以方便地观察到盒底的小眼巾，为了修好观察盒，老师能提供焦距为、、和的凸透镜各一个，他应该选择下列哪个透镜　　
A．焦距为 B．焦距为 C．焦距为 D．焦距为
考点四 眼睛和眼镜
知识点01 眼睛
1.眼睛看到物体的过程
眼睛的主要结构有：角膜、睫状体、瞳孔、晶状体、玻璃体、视网膜、视神经等。物体发出的光经过眼球转化为神经信号传输给大脑，我们就看到了物体，如图所示。
。
2.正常眼睛的调节
正常眼睛无论是眺望远景，还是查看近物，都能看清楚。也就是说，不管物距变大还是变小，眼睛都能将像清晰地成像在视网膜上，物距发生变化时，像距（视网膜和晶状体间的距离）未变，这是因为眼睛能通过睫状体改变晶状体的形状，进而改变晶状体对光线的偏折能力，即改变了晶状体的焦距。使不同远近的物体都能在视网膜上成清晰的像。
看远处物体 看近处物体
睫状体 放松 收缩
晶状体 变薄 变厚
对光的偏折能力 变弱 变强
成像原理图
3.远点、近点和明视距离
（1）远点：眼睛的调节是有限度的。当睫状体完全松弛时，晶状体表面弯曲程度最小，此时晶状体最扁，此时能够看清的最远点极限叫做远点。正常人的眼睛的远点理论上在无限远处。
（2）近点：当睫状体极度紧张时（用力看近处物体），晶状体变得最厚，晶状体表面弯曲程度最大，此时能看清的最近的极限点叫做近点。正常人的眼睛的近点在离眼睛大约10cm的地方。
（3）明视距离：在合适照明条件下，正常眼睛观察近处物体最清晰而不疲劳的距离大约为25cm，这个距离叫做明视距离。为预防近视眼，读书、写字时眼睛与书本的距离应保持在25cm左右。
知识点02 近视眼和远视眼
近视眼 远视眼
视觉特征 近处清晰，远处模糊 远处清晰，近处模糊
形成原因 晶状体太厚，折光能力太强 晶状体太薄，折光能力太弱
眼球在前后方向上太长 眼球在前后方向上太短
成像位置 在视网膜前方 在视网膜后方
成像光路
矫正镜片 凹透镜 凸透镜
巧记规律 近前远后，近凹后凸
16．如图，小华同学在做探究“凸透镜成像规律”实验时，把周老师的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，发现光屏上烛焰的像变模糊了。接着，他再将光屏远离凸透镜，又能在光屏上看到烛焰清晰的像。关于周老师的眼睛和眼镜说法正确的是　　
A．周老师是近视眼，戴凹透镜 B．周老师是近视眼，戴凸透镜
C．周老师是远视眼，戴凹透镜 D．周老师是远视眼，戴凸透镜
17．如图为眼睛观察远处物体时的光路。可知这是　　
A．近视眼，应戴凸透镜矫正 B．近视眼，应戴凹透镜矫正
C．远视眼，应戴凸透镜矫正 D．远视眼，应戴凹透镜矫正
18．近视眼激光矫正手术是临床常用的矫正近视的手术，使用的是准分子激光，它是一种能够精确聚焦和控制的紫外线光束，是冷光源，不会产生热量，其切削精度非常高，每个光脉冲切削深度为。在电脑控制下依据近视度数，指挥激光器发出一系列的激光脉冲照射到角膜上，在角膜中心削出一个光滑的平面，使角膜曲率变平，矫正原有屈光误差，使患者看到清晰的物体。以下说法正确的是　　
A．
B．近视眼是因为晶状体的会聚能力变弱，使像成在视网膜后
C．手术后晶状体和角膜构成的凸透镜的焦距变大
D．准分子激光可以使被照物体发热
19．下列模型符合近视镜对光线作用的是　　
A． B．
C． D．
20．现代生活，智能手机给人们带来了许多便利，但长时间盯着手机屏幕，容易导致视力下降。下列关于近视眼及其矫正的原理图正确的是　　
A．甲和丙 B．甲和丁 C．乙和丙 D．乙和丁
考点五 透镜实验综述
实验01 实验探究：探究对光的作用
1.实验观察：光在空气、水、玻璃中的传播路径
（1）凸透镜对光的作用
如图所示，让平行于凸透镜主光轴的几束光射向凸透镜，观察到光通过凸透镜后会聚于主光轴上的一点。
实验图 示意图
（2）凹透镜对光的作用
如图所示，让平行于凹透镜主光轴的几束光射向凹透镜，观察到光通过凹透镜后会偏离主光轴散开，但其反向延长线交于主光轴上的一点。
实验图 示意图
【探究归纳】凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。因此，凸透镜又叫会聚透镜，凹透镜又叫发散透镜。
实验02 探究凸透镜成像的规律
【提出问题】凸透镜所成的像的虚实、大小、正倒跟物距有什么关系？
【实验设计】先把物体放在距离凸透镜较远的地方，然后逐渐向凸透镜方向靠近，同时把光屏放在凸透镜的另一侧，观察光屏上像的变化情况。由于凸透镜的偏折情况和焦距有关，所以应着重观察物距等于、大于或小于一倍焦距、二倍焦距时，物体的成像情况。
【进行实验与收集证据】
（1）将蜡烛、凸透镜、光屏依次安放在光具座上，调整它们的高度，使烛焰的中心、凸透镜的光心和光屏的中心大致在同一高度；
（2）把蜡烛放在凸透镜二倍焦距以外的地方并点燃，然后调整光屏到凸透镜的距离，直到光屏上出现清晰烛焰的像，观察并记录像的大小和正倒，测出物距u和像距v。稍稍改变物距，重复做这一步；
（3）把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离大于二倍焦距，移动光屏，直到光屏上出现蜡烛清晰的像，观察并记录像的大小、正倒，测出物距u和像距v；
（4）把蜡烛移向凸透镜，让蜡烛到凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间，移动光屏，直到光屏上出现蜡烛清晰的像，观察并记录像大小、正倒，测出物距u和像距v。稍稍改变物距，重做这一步；
（5）把蜡烛继续靠近凸透镜，让蜡烛位于凸透镜的焦点上，移动光屏，观察是否能够成像；
（6）把蜡烛移到凸透镜的一倍焦距以内，移动光屏，观察在光屏上能否看到蜡烛的像。如果不能，可以从光屏这一侧透过凸透镜观察，记录所看到的像的正倒、大小以及此时的物距u。稍稍改变物距，重做这一步；
（7）将实验数据和观察结果填入表中（该实验所用凸透镜焦距f=12cm）
物距u与焦距f的关系 物距u/cm 像距v/cm 成像的性质 像的变化情况
u>2f 60 15 倒立、缩小的实像 物距变小时，像距变大，像（相对于之前）变大
48 16
u=2f 24 24 倒立、等大的实像 ——
f15 60
u=f 12 —— 不成像 ——
u6 ——
【分析论证】（1）焦点是成实像和虚像的分界点。当物距大于一倍焦距时，成实像；当物距小于一倍焦距时，成虚像；当物距大于一倍焦距时，不成像；
（2）二倍焦距是成放大实像还是缩小实像的分界点。当物距大于二倍焦距时，成缩小的实像；当物距大于二倍焦距时，成等大的实像；当物距大于一倍焦距小于二倍焦距时，成放大的实像；
（3）凸透镜成实像都是倒立的，且像、物位于凸透镜的两侧；凸透镜成虚像时，都是正立的，且像、物同侧；
（4）凸透镜成实像时，随着物距的减小，像和像距都变大；成虚像时，随着物距的减小，像和物都不小。
【得出结论】
物距u与焦距f的关系 像的性质 像距v与焦距f的关系 相对凸透镜的位置 应用
正倒 大小 虚实
u>2f 倒立 缩小 实像 fu=2f 倒立 等大 实像 v=2f 与物异侧 测焦距
f2f 与物异侧 投影仪
u=f 不成像
u实验注意事项
（1）光具座的长度有限，做实验时最好选用焦距较小的凸透镜；
（2）凸透镜最好放在光具座的中间位置，便于调节物距和像距；
（3）调整烛焰、透镜、光屏三者的中心在同一高度，目的是让烛焰的像成在光屏的中央；
（4）调整光屏时，不可再调整凸透镜的位置，否则会引起物距的变化；
（5）判断烛焰的像是否最清晰的方法：光屏在某位置时，向前或向后移动光屏，像都会变模糊，则此位置即为像最清晰的位置；
（6）同一个物距范围内，要换不同的物距进行实验，这是为了排除偶然因素，使实验结论更具普遍性。
实验中无论如何移动光屏都找不到像的几种原因：
（1）若烛焰、凸透镜、光屏三者的中心不在同一高度，烛焰的像将成在光屏偏上方或偏下方，甚至不能在光屏上成像；
（2）当烛焰在凸透镜一倍焦距以外，但非常靠近焦点时，虽然能成实像，但所成的像很大，且像距也很大，而光具座长度和光屏的大小有限，光屏不能承接到像；
（3）当烛焰位于凸透镜焦点处，烛焰发出的光经凸透镜折射后平行射出，光屏上不会出现烛焰的像；
（4）若烛焰位于凸透镜一倍焦距以内，烛焰与其所成的虚像在凸透镜同侧，此时光屏时接收不到像的。
21．小明在学习了凸透镜后，想探究凸透镜的焦距大小与什么因素有关，于是他让平行光通过如图（a）的四个透镜（其中甲、乙和丙、丁是两组形状相同的凸透镜，它们分别用玻璃、塑料和水晶制成）
（1）当与主光轴平行的光经过甲、丙两凸透镜后会聚于焦点，如图（b）所示，比较两次实验数据，可以得到的结论是：在凸透镜的材料相同时，凸透镜表面越凸，凸透镜的焦距越　　（选填“大”或“小” ，会聚能力越　　（选填“强”或“弱” ；
（2）如图（c）光的色散现象，如果分别用红光和紫光测同一个凸透镜的焦距，用　　（选填“红”或“紫” 光测出的凸透镜焦距更大；
（3）小明用乙透镜测焦距时发现边缘有一小块已经缺损，这会使测得的焦距　　（选填“变大”、“变小”或“不变” 。
22．眼镜是一种可以虚拟现实的头戴式显示设备，它利用计算机生成模拟系统，用户通过看眼镜内的电子屏幕上的画面，再结合封闭性的音效，给用户产生一种身在虚拟环境中的感觉。
（1）眼镜内有一块电子屏，它经过晶状体在视网膜上成 　　（选填“正立”或“倒立” 的 　　（选填“虚”或“实” 像。
（2）因为电子屏距离眼睛很近，为了让用户可以看清图像，需在眼睛和电子屏之间配置一块透镜。为了弄清眼镜内置透镜的作用，小聪同学做了以下实验：
①用“”形灯模拟眼镜的电子屏，用透镜模拟晶状体，用光屏模拟视网膜（如图乙）。在实验前，需要调节灯中心、透镜光心、光屏中心在 　　。
②经过实验小聪发现，若保持光屏和凸透镜位置不变，灯向右移动时，要重新在光屏上得到清晰的像，需换用焦距更小的凸透镜，这说明：物体靠近眼睛时。为看清物体，晶状体要变 　　（选填“厚”或“薄” ，以 　　（选填“增强”或“减弱” 它的折光能力。
③如果物体离眼睛太近，就会超出晶状体的调节范围，使人眼无法看清。小聪发现，只要在原有凸透镜和“”形灯之间放一块合适的透镜，便可以进一步缩小物距，让光屏上重新出现清晰的像（如丙），从而推断出眼镜内置的是 　　透镜。
（3）小聪将发光的灯组成形，以下所示，在不改变位置的情况下，灯在光屏上所成像为图中的 　　。
（4）2021年“天宫课堂”中，航天员王亚平为大家直播演示“神奇的太空小水球”实验，如图丁，小水球相当于凸透镜，成倒立、　　的实像。随后，王亚平向水球里注射一个气泡，神奇的一幕发生了，水球里竟然形成了一正一反的两个人像，如图己，图己是注入气泡后水球的截面图，由图可知一正的像是因为中间部分（两虚线间）相当于两个 　　组成（选填“平面镜”“凸透镜”或“凹透镜” 。
23．某实验小组在学完“凸透镜成像的规律”后，用一块焦距为的凸透镜，对凸透镜成像特点做了进一步探究。
（1）调节烛焰中心、凸透镜光心、光屏中心三者连线使它们大致在 　　上；
（2）如图甲所示，移动光屏，直到烛焰在光屏上成清晰的像，则该像是 　　（选填“放大”“等大”或“缩小” 的实像；生活中的 　　（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜” 就是利用这个规律制成的，若此时遮住凸透镜的下半部分，则烛焰在光屏上的成像情况是 　　（选填“完整的像”、“一半的像”或“无法成像” ；
（3）如图甲所示，凸透镜的位置不变，小刚将蜡烛移至光具座上刻度线处，小刚从凸透镜的右侧通过凸透镜可以看到烛焰 　　（选填“倒立”或“正立” 的像；
（4）小刚同学用由发光二极管做成的“”字样代替蜡烛作为发光体，如图所示，他把发光二极管放在刻度线处，移动光屏至成清晰的像，此时在光屏上所成的像是下面的 　　（填字母）；
．
．
．
．
（5）为了探究生活中的透镜成像现象，小明把一个装水的玻璃杯放在漫画前，惊奇地发现透过玻璃杯看到漫画中的老鼠变“胖”了，还掉头逃离猫（如图所示）。小明透过玻璃杯看到的是老鼠的 　　（选填“实”或“虚” 像。
24．在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，如甲图所示，小明用高为的发光体（由发光二极管组成）作为物体，把凸透镜固定在光具座刻度线处不动。下表是小明记录的凸透镜成实像时的部分实验数据（数据记录时取整数）
实验次数 物距 像距 像高
1 30 15 2
2 20 4
3 15 8
（1）根据实验数据推测，当把物体放在光具座“0”刻度线处时，物体通过凸透镜所成实像的高度 　　（选填“大于”、“小于”或“等于” 。
（2）小明完成实验后，又找来一个装有水的圆柱形玻璃瓶，把一支铅笔放在玻璃瓶的一侧，透过瓶和水可以看到那支笔，如图乙所示。将铅笔由靠近玻璃瓶的位置向远处慢慢移动的过程中，铅笔所成像的 　　（选填“长短”、“粗细”或“笔尖朝向” 一直不会有明显的变化。当小明把铅笔竖直向上移动时，此时通过装水的玻璃瓶会看到铅笔 　　移动。（选填“向上”、“向下”或“不”
（3）如图丙，光屏上呈现清晰的像，在放大镜、照相机和投影仪中，成像原理与其相同的是 　　；若将透镜向右移动，光屏上还能得到 　　次烛焰清晰的像。
（4）小红将点燃的蜡烛放在某处，发现无论怎样移动光屏，在光屏中心只能看到一个大小不变的圆形光斑，你认为可能出现的原因应该是 　　。
（5）如图丙所示，如果在蜡烛和凸透镜之间放上近视眼镜，光屏上能得到清晰的像。若取下眼镜，要在光屏上重新得到清晰的像，应将光屏 　　（选填“靠近”或“远离” 凸透镜。近视眼成像在视网膜 　　。（选填“前方”或“后方”
（6）实验时，由于实验时间较长，蜡烛变短，烛焰的像在光屏上的位置会向 　　（选填“上”或“下” 方移动。此时只将透镜向 　　（选填“上”或者“下” 移动后，成像又能在光屏中央。
（7）课后，小丽和小明继续探究，当他们相距，用此凸透镜观看对方，小明刚好通过透镜能看到小丽眼睛正立的像，则下列说法中不正确的是 　　。
．此时小丽的眼睛在凸透镜的一倍焦距以内
．若图片中小丽将凸透镜水平向右移动一定距离，小明看到正立的像可能变大
．小丽从凸透镜中看不到小明的像
．小丽从凸透镜中看到小明倒立、缩小的像
25．小洋利用如图所示装置探究凸透镜成像的规律。通过测量像的高度反映像的大小。
（1）实验开始前，小洋移动型光源凸透镜光屏使三者之间的距离较小，这样放置是为了更方便调节 　　。
（2）将光源逐渐靠近凸透镜，移动光屏成倒立实像的相关数据记录如表。仅利用图中实验器材不能完成的是第 　　次实验。分析表中数据，可得出结论：凸透镜成实像时，物距变小，像距变大，像变 　　。
物高
实验次数 1 2 3 4 5
物距 35 30 20 15 11
像距 14 15 20 30 110
像高 2.4 3 6 12 60
（3）继续移动光源至物距为时，发现无论如何移动光屏，均不能在光屏上成像，人眼应从 　　一侧透过凸透镜观察光源的像。要想在光屏上看到像，应更换焦距更 　　的凸透镜。
（4）智能汽车车载摄像头原理跟第 　　次实验的原理相同。
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