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第1章 对环境的察觉
第5节 透镜和视觉
第一课时
照相机、投影仪、显微镜、望远镜等都是光学仪器，它们在结构上有什么共同的部件？
透镜
由透明物质（如玻璃等）制成的一个侧面或者两个侧面是球面的一部分的一种光学元件，
放大镜和眼镜的镜片都是透镜，仔细比较，你有什么发现？
放大镜中间厚两边薄，近视眼镜中间薄两边厚
透镜
凸透镜
凹透镜
中间厚边缘薄
中间薄边缘厚
① ② ③ ④ ⑤ ⑥
一般透镜的两个面中至少有一个是球面的一部分。如果透镜的厚度远小于球面的半径，这种透镜叫作薄透镜。如图所示，通过两个球面球心的直线叫作主光轴，简称主轴。主轴上有一点0,通过这个点的光的传播方向不变，这个点叫作光心。对于薄透镜，其光心就在透镜的中心。
凸透镜和凹透镜对光的作用
1.让凸透镜正对着太阳光，拿一张白纸在它的另一侧来回移动，直到纸上的光斑变得最小、最亮。测出这个光斑到凸透镜的距离。
2.换用凹透镜再做上面的实验，纸上还能得到最小、最亮的光斑吗？
3.让平行于主轴的光射向凸透镜，观察光通过凸透镜后偏折的方向
4.让平行于主轴的光射向凹透镜，观察光通过凹透镜后偏折的方向。
·
凸透镜对光线有会聚作用
凸透镜能使跟主轴平行的光会聚在主轴上的一点，这个点叫作凸透镜的焦点，用F表示。焦点到凸透镜光心的距离叫作焦距，用f表示。凸透镜两侧各有一个焦点。
F
f
焦距越小的凸透镜，对光的会聚作用越强
光线经过凸透镜，一定发生折射吗？
①通过光心的光线经过透镜后方向不变；
②跟凸透镜主轴平行的光线，折射后通过焦点；
过焦点的光线会如何偏折？
③通过凸透镜焦点的光线，折射后跟主轴平行。
凸透镜三条特殊光线
F
F
①通过光心的光线经过透镜后方向不变；
②跟凸透镜主轴平行的光线，折射后通过焦点；
③通过凸透镜焦点的光线，折射后跟主轴平行。
虚焦点
平行光经过凹透镜后发散
你能用冰和阳光来取火吗？
能形成中间厚边缘薄的透明物体，都具有凸透镜的作用。
（如水滴、玻璃瓶、矿泉水瓶、冰块）
取一块冰，磨制成为一个凸透镜，放在太阳光下，把阳光会聚成一点来点火
为什么凸透镜和凹透镜对光线有会聚和发散的作用呢？
折射光线向厚的部分偏折
如图所示，在桌上放一块凸透镜，在凸透镜的一侧点燃一支蜡烛，调节蜡烛与凸透镜的距离，使蜡烛在光屏上得到倒立的像。
放大镜成像与实验中的蜡烛成像有什么不同？
光通过凸透镜会聚形成的像叫作实像，可以由光屏承接，实像和蜡烛分别位于凸透镜的两侧
光通过凸透镜后没有会聚，但人眼逆着射出光的方向看去，能看到像，这样的像叫作虚像。
物距（u）
像距（v）
1.探究问题。
物体经凸透镜所成像的大小、正倒、虚实跟物距有什么关系
2.设计实验。
对探究问题，物距是自变量，实验中需要改变物距。我们可以把物体放在距凸透镜比较远的位置开始实验，然后逐渐减小物距，观察物体所成像的情况。由于凸透镜对光的会聚程度跟它的焦距有关系，我们可以重点观察物距小于、等于或大于1倍焦距、2倍焦距......时，物体所成像的情况。
探究凸透镜成像的特点
选择一块焦距f=_____的凸透镜，用点燃的蜡烛烛焰做物体，用白色硬纸板做光屏来承接蜡烛烛焰的像，研究蜡烛烛焰所称的像。
把蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，调节它们的高度，使它们的中心大致处于同一高度。想一想，为什么要这样做？
把蜡烛放在离凸透镜较远的位置上，调整光屏到凸透镜的距离，使蜡烛烛焰在光屏上成一个清晰的像。观察像的大小、正倒，测出物距u和像距v。
将蜡烛逐次移近凸透镜，重复上面操作。
当蜡烛移近凸透镜，在光屏上观察不到蜡烛烛焰的像时，撤去光屏，试着从光屏一侧向凸透镜方向观察，能否观察到蜡烛烛焰的像？像的大小、正倒怎样？像的位置在哪里？
3.进行实验。
使完整的像能承接在光屏中央
4.记录实验数据。
把实验中测得的数据记录在表1.5-1中
表1.5-1 记录表
像的性质 实验序号 物距/cm 像距/cm
倒立、缩小的像 1
2
倒立、等大的像 1
倒立、放大的像 1
2
正立、放大的像 1
2
O
2f
2f
S
S′
F
F
倒立 缩小 实像
f < v < 2f
u ＞ 2f
O
2F
2F
S
S′
F
F
倒立 等大 实像
v = 2f
u = 2f
O
2f
2f
S
S′
F
F
倒立 放大 实像
v > 2f
f＜u ＜ 2f
O
2f
2f
F
F
正立放大虚像
v > u
u＜f
凸透镜成像的两个转折点：
u① 在二倍焦距处 ( u=2f )
是大小的转折点；
u>2f，成缩小的像。
u<2f，成放大的像。
② 在焦点处 (u=f )
是虚实像、正倒像的转折点。
u>f时，成倒立的实像。
1.凸透镜固定不动时，蜡烛从远处向焦点靠近，为了找到像，光屏该如何移动？像的大小又如何变化？
光屏要向远离凸透镜的方向移动，
像距增大，像也随着增大
2.在凸透镜固定不动情况下，当蜡烛从焦点远离凸透镜方向移动时，为了找到像，光屏该如何移动？像的大小又如何变化？
光屏要向靠近凸透镜的方向移动，即像距减
小，像的也随着变小。
（物进像退，像变大）
（物退像进，像变小）
物体与像的移动方向一致
像距越大，像越大

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