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第五章 透镜及其应用
1. 透镜：照相机、投影仪、显微镜等光学仪器都是利用透镜工作的。一般透镜的两个表面中至少有一个表面是____________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。（中学阶段研究的透镜均为薄透镜）
注意：面镜利用光的反射成像，透镜利用光的折射成像。
球面
知识点1 透镜
2. 透镜的分类：
类别 凸透镜 凹透镜
定义 中间_______、边缘_______的透镜 中间________、边缘_______的透镜
图示
应用 远视眼镜的镜片、放大镜等 近视眼镜的镜片
厚
薄
薄
厚
3. 透镜的主光轴和光心：通过两个球面球心的直线叫做____________。主光轴上有个特殊的点，通过这个点的光传播方向不变，这个点叫做透镜的____________。
薄透镜的光心可以认为就在透镜的中心
主光轴
光心
4. 透镜对光的作用：
类别 对光的作用
凸透镜
（会聚透镜）
凸透镜对光有__________作用
凹透镜
（发散透镜）
凹透镜对光有_________作用
会聚
发散
注意：透镜对光的作用都是使折射光向透镜较厚的一侧偏折。
5. 理解“会聚作用”和“发散作用”：
类别 会聚作用 发散作用
图示
理解 折射光线相比原来的入射光线更加_________主光轴，光束变窄（折射光线不一定会聚于一点） 折射光线相比原来的入射光线更加__________主光轴，光束变宽（折射光线可以相交于一点）
靠近
远离
6. 焦点和焦距：
（1）凸透镜能使跟主光轴_________的光会聚在主光轴上的一点，这个点叫做凸透镜的______________。焦点到凸透镜____________的距离叫做________________。凸透镜两侧各有一个焦点，两侧的两个焦距相等。
凸透镜的焦点和焦距 凹透镜的虚焦点和焦距
平行
焦点（F）
光心
焦距（f）
（2）凹透镜能使跟主光轴平行的光发散，这些发散的折射光线的反向延长线相交于主光轴上的一点，这个点叫做凹透镜的____________。
注意：焦距标志着透镜对光的折射本领。凸透镜表面的凸起程度决定了它的焦距大小。下图中，甲凸透镜表面更凸，焦距更小，它对光的会聚作用更强。
虚焦点
7. 测量凸透镜的焦距：太阳离我们非常远，射到地面的阳光可以看作___________。让凸透镜__________着太阳光，再把一张纸放在它的另一侧，调整纸与凸透镜之间的距离，直到纸上出现一个最______、最_______的光斑，用____________测量出此时凸透镜的光心到纸的距离，这个距离就是该凸透镜的焦距。
利用太阳光粗略地测量凸透镜的焦距
平行光
正对
小
亮
刻度尺
8. 透镜的三条特殊光线：
类别 过光心的入射光线 平行于主光轴的入射光线 过焦点或延长线过
虚焦点的入射光线
凸透镜 传播方向不变 折射光线过焦点 折射光线平行于主光轴
凹透镜 传播方向不变 折射光线的反向
延长线过虚焦点 折射光线平行于主光轴
1. 照相机：照相机的镜头由一组透镜组成，它们组合在一起相当于一个____________。来自物体上每一点的光经过胶片照相机的镜头后都在胶片上会聚成一点，所有会聚的点就形成了被照物体的像。照相时，物体离照相机镜头比较_______，像是__________、____________的。
注意：现在的相机利用光学或电子
技术，把倒立的像转变成正立的，
便于观察。
凸透镜
知识点2 生活中的透镜
远
缩小
倒立
2. 投影仪：投影仪的镜头是一个____________，来自投影片（物体）的光，通过凸透镜后会聚在天花板上，形成图案的像。物体离投影仪镜头比较______，像是__________、____________的。
投影仪成像
凸透镜
近
放大
倒立
3. 放大镜：常用的放大镜也是一个____________。把放大镜放在______________________，适当调整距离，我们就能看清物体的细微之处。这时我们看到的像是____________、____________的。
凸透镜
物体跟眼睛之间
放大
正立
4. 实像和虚像：（位置和图示均以凸透镜的成像为例）
类别 实像 虚像
成因 来自物体的光_________而成 光____________，人眼逆着出射光的方向，感到光是从虚像的位置发出的
特点 ________用光屏承接 ____________用光屏承接
位置 它和物体分别位于凸透镜的____________ 它和物体位于凸透镜的_________
会聚
没有会聚
能
不能
两侧
同侧
图示
实例 小孔成像、照相机或投影仪成像等 平面镜成像、放大镜成像等
共同点 它们都能用眼睛观察到
1. 探究凸透镜成像的规律：
知识点3 凸透镜成像的规律
实验装置
发光物体到凸透镜光心的距离称为____________，像到凸透镜光心的距离称为____________，凸透镜成像的虚实、大小、正倒与____________有关系
物距u
像距v
物距
实验过程 （1）用发光二极管作为发光物体，一块白色硬纸板作为光屏，调节发光物体、凸透镜、光屏，使它们的______________________
（2）把发光物体放在较远处，移动光屏，使光屏上呈现清晰的实像，观察实像的_________和__________，测出________和__________
（3）调整发光物体与凸透镜之间的距离并调整光屏的位置，重复以上操作
（4）当在光屏上看不到发光物体的像时，可以撤去光屏，从光屏一侧向透镜方向看去，观察发光物体的像
（5）将实验数据和观察结果填入表格中
中心高度相同
大小
正倒
物距
像距
注意：（1）本实验中光屏上能承接到的像都是倒立的实像。（2）如果不透明物体挡住凸透镜的一部分，它成的像依然是完整的，只是亮度会变暗。
2. 凸透镜成像的规律：
物距u与焦距f的关系 像的性质 像距v与焦距f的关系 应用
____________ 倒立、缩小的_____像 ____________ 照相机
u＝2f 倒立、等大的______像 v＝2f 测焦距
____________ 倒立、放大的______像 ____________ 投影仪
u＝f 不成像 — 获取平
行光
uu>2f
实
f实
f实
v>2f
虚
注意：（1）1倍焦距分虚实，2倍焦距分大小。（2）正立虚像在同侧，倒立实像在异侧。
3. 凸透镜成像的光路分析：
物距u与焦距f的关系 光路图（f=10 cm）
u>2f
照相机的成像原理
u＝2f
根据u=2f可求凸透镜的焦距
物距u与焦距f的关系 光路图（f=10 cm）
f投影仪的成像原理
u＝f
物距u与焦距f的关系 光路图（f=10 cm）
u放大镜的成像原理
注意：u>f，成实像，物近像远像变大；u1. 眼睛：眼球好像一架照相机，晶状体和角膜的共同作用相当于一个____________，把来自物体的光会聚在____________上，形成物体的像。
眼球的主要结构
凸透镜
知识点4 眼睛和眼镜
视网膜
2. 正常眼睛的调节：眼睛通过睫状体改变_____________________来看清远处和近处的物体。
（1）当睫状体放松时，晶状体比较________，对光的偏折能力比较________，远处物体射来的光刚好会聚在视网膜上，眼睛可以看清____________的物体。
晶状体的形状
薄
小
远处
（2）当睫状体收缩时，晶状体变________，对光的偏折能力变_________，近处物体射来的光会聚在视网膜上，眼睛就可以看清__________的物体。
3. 远点、近点和明视距离：眼睛的调节是有限度的，依靠眼睛调节所能看清的最远和最近的两个极限点分别叫做___________
和___________。正常眼睛的远点在____________，近点在__________________处。正常眼睛观察近处物体时，最清晰而又不疲劳的距离________________，这个距离叫做________________。
厚
大
近处
远点
近点
无限远处
大约10 cm
大约是25 cm
明视距离
4. 眼睛与照相机的比较：
类别 眼睛 照相机
凸透镜 晶状体和角膜 镜头
光屏 视网膜 胶片
成像 特点____________、__________的__________像
调节作用 当物距改变时，通过改变晶状体的形状来____________，使视网膜上成清晰的像 当物距改变时，通过改变镜头与胶片之间的距离来____________，使胶片上成清晰的像
倒立
缩小
实
改变焦距
改变像距
5. 近视眼及其矫正：
特点 只能看清_________的物体，看不清远处的物体
原因 晶状体太________，折光能力太_________，或者眼球在前后方向上太长，成像于________________
矫正 利用____________能使光_________的特点，在眼睛前面放一个合适的凹透镜，就能使来自____________物体的光会聚在视网膜上
图示
近处
厚
强
视网膜前
凹透镜
发散
远处
6. 远视眼及其矫正：
特点 只能看清_______的物体，看不清近处的物体
原因 晶状体太______，折光能力太__________，或者眼球在前后方向上太短，成像于_________________
矫正 利用____________能使光____________的特点，在眼睛前面放一个合适的凸透镜，就能使来自__________物体的光会聚在视网膜上
图示
远处
薄
弱
视网膜后
凸透镜
会聚
近处
短
大
正数
负数
知识点5 跨学科实践：制作望远镜
项目提出 根据透镜成像的知识，制作一个望远镜，获得新的发现
项目分析 要制作望远镜，需要完成以下任务：
(1)了解望远镜的基本原理
(2)设计合理的方案，选用合适的器材，制作一个望远镜观察远处的物体并进行调试
项目实施 1. 了解望远镜的基本原理：
（1）结构：图甲中的望远镜由两组透镜组成，每组透镜相当于一个____________。靠近被观察物体的凸透镜，焦距比较长，叫做____________；靠近眼睛的凸透镜，焦距比较短，叫做____________
凸透镜
物镜
目镜
项目实施 （2）成像原理（如图乙）：
①物体位于物镜的2倍焦距之外，物镜相当于____________的镜头，使远处的物体成____________、_________的____________像
②物镜所成的实像位于目镜的1倍焦距附近，目镜相当于____________，使物镜所成的实像成__________、__________的_________像
③相对于物体，该望远镜最终成________________________
照相机
倒立
缩小
实
放大镜
正立
放大
虚
倒立、缩小的虚像
项目实施 (3)视角：
①视角的大小与________________________有关。物体到眼睛的距离一定时，看大的物体视角大，看小物体的视角小
②视角的大小与__________________________有关。物体本身的大小一定时，看近处的物体视角大，看远处的物体视角小
物体本身的大小
物体到眼睛的距离
项目实施 2. 设计简易望远镜：
（1）确定望远镜的放大倍率：采用单片的凸透镜作为目镜和物镜，为了让成像质量好一些，其放大倍率不宜过大，取放大倍率为____________倍即可（图甲中的望远镜的放大倍率为物镜的焦距与目镜的焦距之比）
（2）选择物镜和目镜：根据放大倍率的要求，应选择焦距较________、直径较_________的凸透镜作为物镜，选择焦距较_________、直径较_________的凸透镜作为目镜。物镜的直径要比目镜的直径__________一些
2~3
长
大
短
小
大
项目实施 （3）设计镜筒：镜筒可以设计成两段，让物镜的镜筒较目镜的镜筒_________一些，这样套在一起，便于在使用时调节。观察最远处的物体时，两块凸透镜间的距离约等于两块凸透镜的焦距之和；观察较近处的物体时，两块凸透镜间的距离要稍大一些
自制望远镜的结构
粗
项目实施 3. 制作及调试望远镜：
①制作：根据凸透镜的_________、__________等数据，以及对镜筒__________的要求，可以利用现成的圆筒状物品，也可以通过截取适当尺寸的长方形纸板，并把它卷起来制成镜筒
②试用与调整：把目镜镜筒插入物镜镜筒内。在观察时要通过对________________的调节，改变物镜与目镜间的距离，直到在望远镜中观察到远处物体____________为止
焦距
直径
长度
镜筒长度
清晰的像
展示交流 (1)向其他同学展示你的成果，介绍你的制作方案
(2)制作过程中发现了哪些问题？如何改进？（例如：当自制的望远镜使用了两块凸透镜时，观察到的远处物体的像是倒立的，可通过“物镜使用凸透镜、目镜使用凹透镜”的方法使该像变为正立的）

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