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(共25张PPT)
四、透镜的应用
哪些装置用到了透镜？
想一想：哪些装置用到了透镜？举例说一说。
照相机是如何成像的？
照相机是利用凸透镜能成缩小实像的原理制成的。以现在最常用的数码相机为例，数码相机的镜头相当于一个凸透镜，来自物体的光通过镜头成像在感光器件上，如图所示，感光器件将光信号转换为电信号，
可在显示屏上显示出来。
试一试：相机连接显示器，调节镜头直至显示器上有清晰的画面。请同学走近相机，观察画面有何变化？请说一说发生这样变化的原因。
照相机是如何成像的？
现在大多数照相机镜头的焦距也是可以调节的。
①镜头
②镜头到感光板的距离
③感光板
图1
图2
试一试：相机取变焦镜头，调至手动挡，连接显示器，调节镜头直至显示器上有清晰的画面。将相机的焦距调大，观察画面有何变化？
眼球是如何成像的？
人的眼球像一架神奇的照相机，晶状体相当于照相机的镜头，视网膜相当于照相机的感光器件。来自物体的光通过晶状体成像于视网膜上，如图所示，视觉神经把信息传递给大脑，人就产生了视觉。
瞳孔是虹膜中央的圆孔，
光线由此进入眼球内部
晶状体是有弹性的透明
体，对光线有折射作用
视网膜含有许多感光细
胞，能感受光的刺激
视神经把与视觉有关的
信息传到大脑
被观察的物体与人眼的距离改变时，人眼可以通过调节肌肉的松紧来改变晶状体的弯曲度，即可改变晶状体的焦距，使物体仍能在视网膜上成像。
当眼睛看远处物体时，睫状
肌处于放松状态，晶状体相对较
薄，晶状体的焦距相对较长，对
光线的折射能力较弱，使得平行
光线能够正好聚焦在视网膜上。
当眼睛看近处物体时，睫状肌收缩，晶状体变凸，焦
距变短，这样可以使近处物体发出的光线经过晶状体折射
后仍能聚焦在视网膜上，从而看清近处的物体。
晶状体焦距的变化范围使得眼睛能够对不同距离的物
体进行清晰的成像，这是眼睛能够适应不同视觉需求的重
要生理机制。
眼球是如何调节的？
晶状体
视网膜
图1 眼睛看远处的物体
图2 眼睛看近处的物体
f: 17mm - 20mm
f: 10mm - 13mm
近视眼成的像在什么位置？
儿童、青少年如果用眼不当，例如，长时间看电视、使用电脑、玩游戏机，读书写字时光线太弱，躺在床上看书等，都会使眼过度紧张和疲劳，引发近视眼。
晶状体
视网膜
想一想：结合生活经验，回答下面的问题。
·近视眼看不清近处还是远处的物体？你是怎么知道的？
·近视眼成的像在视网膜前还是视网膜后？说说你的看法。
近视眼成的像在什么位置？
近视眼看远处物体模糊不清，可用模拟实验找出近视眼眼球的缺陷。
活动 3.6 模拟探究近视眼的缺陷
实验器材：光具座、蜡烛、凸透镜、凹透镜、光屏
想一想：
·如何确定视网膜的
位置？
·如何确定近视眼成的像的位置？
近视眼成的像在什么位置？
做一做
1.如图1所示，将凸透镜看作眼球的晶状体、光屏看作视网膜，给“眼睛”戴上近视眼镜，使烛焰在“视网膜”上成像，并标出此时光屏的位置。
2.如图2所示，移去近视眼镜，光屏上的像变得模糊了，这就是近视眼所看到的景象。移动光屏，使光屏上烛焰的像重新变清晰，标出光屏的位置。
图1
图2
活动 3.6 模拟探究近视眼的缺陷
说一说
近视眼看远处的物体时，物体通过晶状体所成的像落在视网膜前方还是后方？
如何矫正近视眼？
近视眼看不清远处的物体，是因为晶状体的弯曲度经调节后，物体的像仍落在视网膜的前方，如图所示。
利用凹透镜能使光发散的特点，在眼球前面放一个合适的凹透镜，就能使像向后移到视网膜上。
远视眼成的像在什么位置？如何矫正远视眼？
常见的视力缺陷有近视和远视，它们都是由于人眼的调节功能降低，不能使物体成像在视网膜上引起的。
远视眼看不清近处的物体，是因为晶状体的弯曲度经调节后，物体的像仍落在视网膜的后面，如图（b）所示。
利用凸透镜能使光会聚的特点，在眼球前面放一个合适的凸透镜，就能使像向前移到视网膜上。
眼镜的度数表示的是镜片（透镜）折光本领的大小。我们知道，近视或远视程度越严重，所配眼镜的度数越高。镜片的度数越高，焦距就越短，发散或会聚光的本领就越大。
眼镜的度数在数值上等于镜片焦距（以米为单位）倒数的 100 倍。远视镜片（凸透镜）度数为正，近视镜片（凹透镜）度数为负。例如，焦距为0.5 m 的远视镜片度数为 200 度，焦距为 0.2 m 的近视镜片度数为 -500 度。
读一读 眼镜的度数
回答问题：
（1）镜片度数深浅与镜片的焦距有什么关系？
（2）-200°和﹢100°的眼镜片中，_______是近视眼镜片，它的焦距的长度是_______m。
（3）如何粗略测量出一只老花镜镜片的度数？
投影仪是如何成像的？
投影仪、幻灯机和电影放映机是利用凸透镜能成放大实像的原理制成的。光源照亮投影片或数字光处理部件，通过凸透镜成放大倒立实
像于屏幕。
光源
凹面镜
透镜组
投影镜头
投影片
（数字光处理部件）
想一想：要使屏幕上的像变大，该如何调节？说说你的理由。
如图所示是教学中常用的投影仪的示意图。观察投影仪的结构和成像特点，并简要说明凸透镜和平面镜在投影仪工作过程中的作用。
实践与练习
望远镜是如何成像的？
1608 年，荷兰的一位眼镜制造师在通过两个透镜看远处的物体时，意外地发现远处的物体好像变近了，从而使望远镜得以发明。
望远镜能使远处的物体在近处成像。观看演出时，借助望远镜可以清晰地看到远处舞台上的精彩表演；旅行时，也可用望远镜来欣赏远处的风景。图示是一架双筒望远镜。
50×12单筒望远镜
如图所示，一般的单筒天文望远镜可看作是由两
个透镜组成的，靠近人眼的透镜叫作目镜，靠近被观
察物体的透镜叫作物镜。目镜的焦距较短，物镜的焦距较长。将
它对准远处的物体（如月球）进行观察时，物体发出的光经物镜
折射后成缩小的实像，再通过目镜
的放大作用，增大视角，我们就能
清楚地看到远处物体的像。
望远镜是如何成像的？
目镜
物镜
物镜
目镜
开普勒望远镜
望远镜为什么能看到正立的像？
倒立的实像
正立的虚像
在天文望远镜中，物体通常会呈现为倒立的图像，而使用适当的棱镜组合可以确保最终呈现在观测者眼前的图像是正立的。
直角棱镜
物镜
目镜
生活 物理 社会 光学天文望远镜的发展
第一位把望远镜用于天文观测的是意大利物理学家伽利略。他用自制的望远镜观察天体，并以确凿的证据支持了哥白尼的“日心说”。伽利略制作的望远镜是用一块凸透镜作为物镜、用一块凹透镜作为目镜制成的，通常叫作伽利略望远镜。
物镜
目镜
生活 物理 社会 光学天文望远镜的发展
1611 年，德国天文学家开普勒用两个凸透镜组成望远镜。这种望远镜更适宜于观察天体，通常称为开普勒望远镜。
物镜
目镜
生活 物理 社会 光学天文望远镜的发展
1668 年，牛顿用金属磨成的凹面镜代替凸透镜作为物镜，制成了第一架反射式望远镜，如图所示。由于这种望远镜可以使接收光的口径更大并能较好地消除色差，因此现代大型天文望远镜大多采用这种结构。
1990 年，哈勃空间望远镜被送入太空，它避免了大气层的干扰，将人们的视觉范围扩展到遥远的宇宙深处。
生活 物理 社会 光学天文望远镜的发展
哈勃望远镜拍摄到的螺旋星系M66
显微镜是如何成像的？
显微镜可以帮助我们看清肉眼看不见的微小物体，如微生物、动植物的细胞等。显微镜的物镜和目镜都是凸透镜，与开普勒望远镜不同的是，它的物镜的焦距很短、目镜的焦距较长。微小的物体经过物镜和目镜两次放大后，人眼就可以看清楚了。图中是光学显微镜和光学显微镜下的洋葱鳞片叶表皮。
物镜
目镜
国家工程 南极巡天望远镜和月基光学望远镜
南极巡天望远镜是我国自主研发的可远程遥控、无人值守运行的天文光学望远镜。它安装在位于南极大陆最高点冰穹 A 的昆仑站，包括三台通光口径为 50 cm 的望远镜。冰穹 A 所处位置大气层透过率高、受大气湍流影响小，
且全年有数月连续黑夜，因此它是地球上最理
想的天文观测点之一。
2017 年，南极巡天望远镜克服极寒、暴风
雪等恶劣天气，首次实现无人值守的越冬运行
和连续观测，发现了大量高置信度的系外行星
候选体，并于当年 8 月 18—28 日开展有效观
测，成功追踪探测到国际上双中子星并合引力
波事件的首例光学信号，为本次引力波的全球
探测提供了重要观测数据。
国家工程 南极巡天望远镜和月基光学望远镜
我国在月球上的天文观测也取得突破性进展。月球上没有大气层，进行天文观测不受大气层干扰，且月球自转较慢，可利用望远镜对同一天体进行持续观测。因此，月球表面具有得天独厚的天文观测条件。2013 年，我国“嫦娥三号”月球探测器成功发射并着陆月球表面，它携带的月基光学望远镜首次从月球观测太空，获得了大量第一手科学探测数据。月基光学望远镜实现了人类首次依托地外天体平台开展自主天文观测，使我国在恒星演化、高能天体等领域的研究水平得到进一步提高。月基光学望远镜的研制和运行，为人类在月球开展更复杂的重大天文观测奠定了良好基础。
实践与练习
1. 如图所示，透过盛有水的水杯观察人偶。改变人偶与水杯的距离，描述你所看到的像的特点，并分析原因。
2. 小水滴相当于一个焦距较短的凸透镜，再选用一个焦距较长的凸透镜作为目镜，自制一个水滴显微镜，如图所示，并用它观察细盐粉、头发丝、昆虫翅膀等。
实践与练习

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