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第一篇　物质科学（一）
第4讲　光的折射与透镜成像
1. 定义：光从一种透明介质斜射入另一种透明介质时，在两种介质的界面上传
播方向会发生改变的现象。
2. 光的折射定律：折射光线OB与入射光线AO、法线在 上，折射
光线与入射光线分居 的两侧。
同一平面　
法线　
一、光的折射
3. 光由空气斜射入水、玻璃等透明介质时，折射角r小于入射角i。光由水、玻
璃等透明介质斜射入空气中时，折射角r大于入射角i。光垂直射到两种介质的
界面上时，传播方向不发生改变，折射角等于0。
内容 说明
折射 规律 三线共面；法线居中；两角不
等；光路可逆 （1）注意“一点，两角，三线”
（2）在空气与其他介质间折射时，
空气中的角
折射 现象 筷子折断、池底变浅、海市蜃
楼、彩虹、日出、星光闪烁等 看到的像均为虚像
规律 总结 水上看鱼鱼上升，水下看树树
变高 由光的折射形成的虚像位于物体的
上方
大　
4. 生活中的折射现象
（1）从岸上看水中的物体　 （2）从水中看岸上的物体
（3）筷子向上弯折
1. 凸透镜和凹透镜
二、凸透镜成像
名称 形状 性质 光路图
凸透镜 中间厚边缘薄 对光起 作用，有实焦点
凹透镜 中间薄边缘厚 对光起 作用，有虚焦点
会聚　
发散　
2. 凸透镜成像规律
（1）实验装置图
（2）凸透镜成像作图
只作两条特殊光线就可以得出像。
①平行于主光轴的光，折射后过焦点。
②经过光心的光线，传播方向不改变。
折射光线的交点就是像。
成倒立、放大的实像 成倒立、缩小的实像
光线不相交，不成像 成倒立、等大的实像
成正立、放大的虚像
（3）凸透镜成像规律
物距（u） 像距（v） 正倒 大小 虚实 应用
u＞2f 倒立 缩小 实像 照相机
u＝2f 倒立 等大 实像 测焦距
f＜u＜2f 倒立 放大 实像 投影仪、
幻灯机
u＝f － － － 不成像 平行光源
测焦距
u＜f － 正立 放大 虚像 放大镜
f＜v＜2f　
v＝2f　
v＞2f　
①一焦分虚实：u＝f是成实像与虚像的分界点，u＞f成实像；u＝f不成像；u＜f
成虚像。
②二焦分大小：u＝2f是成缩小实像与放大实像的分界点，u＞2f成缩小的实
像；u＝2f成等大的实像；f＜u＜2f成放大的实像。
③实像皆倒立，虚像皆正立。
注：凸透镜成像规律分析：
1. 眼球折光系统：其作用相当于凸透镜，其中起主要作用的是 ，视
网膜相当于光屏。
2. 因为观察的物体在两倍焦距以外，所以在视网膜上成倒立、缩小的实像。
晶状体　
三、人眼球的成像特点
3. 近视眼、远视眼的成因
（1）若折射后，成像于视网膜前，就是近视眼，近视眼应当用 来
矫正。
凹透镜　
（2）若折射后，成像于视网膜后，就是远视眼，远视眼应当用 来
矫正。
凸透镜　
例1　（2025·苏州）如图所示是苏州园林中的景象，由光的折射形成的是
（　B　）
A. 亭台在水中
的“倒影”
B
高频点1　光的折射引起的现象
B. 碧水中变浅
的“池底”
C. 漏窗在墙壁
上的“影子”
D. 夕阳下水中
的“太阳”
高频点2　折射的光路图
例2　一辆玩具车的车轮放入水中，如图所示，看起来浸入水中的车轮变
“扁”了，下列光路图能正确反映其成因的是（　B　）
A. B. C. D.
B
例3　（2025·广州）C是球形水滴的球心，入射球形水滴的光线与C点所在的
一个圆在同一平面上，它进入并穿过水滴的传播径迹可能是（　B　）
A. ① B. ② C. ③ D. ④
B
【解析】根据光的折射规律可知，光从空气中斜射入球形水滴时，折射光线和
入射光线分居法线两侧，折射角小于入射角。然后在球形水滴中传播方向不
变。光从球形水滴射入空气中时，折射光线和入射光线分居法线两侧，折射角
大于入射角。故它进入并穿过水滴的传播径迹可能是②。
例4　（2025·邯郸）一固定激光笔向水面发出一束激光，光线在水面的O点同
时发生反射和折射的光路如图所示，同时墙面和池底分别出现了光斑P和Q，
下列说法正确的是（　B　）
B
高频点3　折射引起光斑位置的变化
A. 反射角为40°
B. 反射角为50°
C. 若水面上升，光斑P将向右移动
D. 若水面下降，光斑Q将向左移动
【解析】已知入射光线和反射面的夹角为40°，所以入射角为90°－40°＝
50°，根据光的反射定律知：反射角与入射角相等，所以该光线的反射角为
50°，故B正确。
例5　（2025·苏州）将透明的薄壁（厚度忽略不计）方形水槽水平放置，固
定在水槽底部的激光笔沿图示方向发出一细光束，水槽中未注水时，在侧壁上
A处得到一个光点。
（1）向水槽中注水，水面达到如图所示位置时，光点移至B处，这是由于光在
水面处发生了光的折射现象，此时折射角 入射角（填“大于”或“小
于”）。
【解析】（1）水槽中未加水时，由于光的直线传播，激光射到
侧壁上的A点；当水槽中加水时，光点下移至B处，这是由于光在
水面处发生光的折射现象引起的；当光从水斜射入空气中时，折
射角大于入射角；
大于　
（2）为使B处的光点移至C处，应使水槽中的水量 （填“增加”或
“减少”）；若BC间距离为3cm，则水面高度的变化量Δh （填“＞”“＜”或“＝”）3cm。
【解析】（2）当水槽中的水量增加或减少时，入射光线不变，
法线与水面始终垂直，则入射角和折射角都不变，要使B处的光
点向上移到C处，由图可知应使水槽中的水量增加；若BC间距离
为3cm，因两次折射光线是平行的，如图所示，则可知水面高度
的变化量Δh大于3cm。
增加　
＞　
例6　（2025·北京）小强在空碗中放一枚硬币，然后远离碗一段距离，站到
刚好看不到硬币的位置停下，如图甲所示；保持小强和碗的距离不变，小江往
碗中慢慢倒入水，水面升高到一定程度时，小强又能看到碗中的硬币，如图乙
所示。小强能再次看到碗中的硬币是因为（　D　）
D
高频点4　光的折射引起的变浅问题
A. 光始终沿直线传播
B. 光在水面发生了反射
C. 光由空气斜射入水中时发生了偏折
D. 光由水中斜射入空气时发生了偏折
【解析】物体发出的光或反射与折射的光能进入人眼时，人就能看到物体；图
甲硬币位于碗底部，由于光在同种均匀介质中沿直线传播，硬币反射的光被碗
的上边缘挡住，不能看到这枚硬币；加水后，水面升高到一定程度时，硬币反
射的光在水面处发生折射，由于光从水中斜射入空气中时折射角大于入射角，
折射光线偏离法线从而进入人眼，这时观察者就看见碗中的硬币了。
例7　（2025·嘉兴）小科在研究凸透镜成像规律时，将蜡烛、凸透镜、光屏调
节到如图位置，光屏上得到一个清晰的像。下列有关说法正确的是（　D　）
A. 放映电影就是利用该原理
B. 呈现的是一个倒立放大的实像
C. 若将光屏靠近凸透镜，所成的像变大
D. 若将蜡烛远离凸透镜，所成的像变小
D
高频点5　凸透镜成像的规律
例8　（2024·河南）在“爱眼日”宣传活动中，小明用如图所示的装置研究
眼睛的成像，此时烛焰在光屏上成清晰的像，用此模拟正常眼睛的成像。接下
来下列操作可模拟近视眼的是（　B　）
A. 向水透镜注水，烛焰的像成在光屏右侧
B. 向水透镜注水，烛焰的像成在光屏左侧
C. 从水透镜抽水，烛焰的像成在光屏右侧
D. 从水透镜抽水，烛焰的像成在光屏左侧
B
【解析】AB、向水透镜注水，透镜的焦距变小，会聚能力变强，烛焰的像成
在光屏左侧，烛焰的像要清晰的成在光屏上，需要放一个对光线具有发散作用
的凹透镜，可模拟近视眼，故B正确、A错误；CD、向水透镜抽水，透镜的焦
距变大，会聚能力变弱，烛焰的像成在光屏右侧，烛焰的像要清晰的成在光屏
上，需要放一个对光线具有会聚作用的凸透镜，可模拟远视眼，故CD错误。
例9　（2025·杭州）如图甲所示是装在高处的广告投影灯，可在地面上投射
出广告图标，其内部结构如图乙所示。
（1）人们看到的广告图标是广告片通过凸透镜在地面上成的 （填
“虚像”或“实像”）。
【解析】（1）由凸透镜成像规律可知，人们看到
的广告图标是广告片通过凸透镜在地面上成的倒
立、放大的实像；
实像　
（2）人们能从各个方向看到地面上的广告图标是因为光在地面发生
（填“漫”或“镜面”）反射。
【解析】（2）各个方向都能看到地上的广告图
标，这是发生了漫反射；
漫　
（3）要使地面上的广告图标变得更大，可进行的操作是
。
【解析】（3）要使像更大一些，根据凸透镜成实像时，物近像远像变大可知，要减小物距，同时增大像距，即增大投影灯离地距离，同时减小广告片与镜头的距离。
适当减小广告片与
凸透镜距离并适当增加投影灯到地面距离（合理即可）　
例10　（2025·河南）如图为某同学用自制的水凸透镜进行实验探究的情景，
此时光屏上呈现了烛焰清晰的像（像未画出），该像是倒立、 （填
“放大”或“缩小”）的实像。将蜡烛向左移动一小段距离后，保持水凸透
镜、蜡烛的位置不变，为使光屏上再次成清晰的像，请写出一种简单可行的操
作方法： 。
缩小　
将光屏向左移动　
【解析】由图可知，此时物距大于像距，根据凸透镜成实像时，物距大于像
距，成倒立、缩小的实像；将蜡烛向左移动一小段距离后，此时物距变大，根
据凸透镜成实像时，物远像近像变小可知，此时像成在光屏的前方；保持水凸
透镜、蜡烛的位置不变，为使光屏上再次成清晰的像，可以用注射器将水凸透
镜中的水抽出一部分，使水凸透镜的凸度变小，对光的会聚能力变弱，将光线
推迟会聚成像；或者将光屏适当向左移动。
实验③　探究凸透镜成像的规律
　
1. 主要实验器材及作用：
（1）光具座：便于测量物距和像距。
（2）光屏：承接蜡烛的像。
（3）凸透镜：对光线有会聚作用，应放在蜡烛和光屏 。
　
中间　
探究凸透镜成像的规律
2. 实验装置图
3. 实验操作及注意事项
（1）实验时，先调节蜡烛、透镜和光屏，使烛焰的中心、透镜的光心和光屏
的中心大致在同一高度，目的是 。
（2）保持凸透镜的位置不变，若将蜡烛逐渐靠近凸透镜（且物距始终大于焦
距），则必须将光屏向远离凸透镜的方向移动，才能在光屏上得到清晰的像。
（3）实验过程中，如果有一只小虫子落在透镜上，光屏上的成像情况是
。
（4）实验中在不改变物距的情况下，换用焦距较大的凸透镜后，要将光屏向
远离凸透镜的方向移动，才能在光屏上重新得到烛焰清晰的像。
使像成在光屏中央　
仍
然成完整的像，只是像的亮度变暗　
4. 凸透镜焦距的测量
用平行光（太阳光）垂直照射到凸透镜，在凸透镜的另一侧用光屏承接到
的光斑，测出光斑到凸透镜光心的距离即为焦距。
5. 一倍焦距内眼睛观察像的位置：一倍焦距内成正立、放大的虚像，所以应在
光屏一侧透过凸透镜观察成像情况。
6. 实验结论
（1）当u＞2f、f＜v＜2f时， 。
（2）当u＝2f、v＝2f时， 。
（3）当f＜u＜2f、v＞2f时， 。
（4）当u＝f时，不成像。
（5）当u＜f时， 。
最
小、最亮　
成倒立、缩小的实像　
成倒立、等大的实像　
成倒立、放大的实像　
成正立、放大的虚像　
1. 蜡烛燃烧变短的相关分析：像逐渐向上移动，为了使烛焰的像成在光屏中
心，应将光屏或蜡烛 ，或者透镜 。
2. 光路的可逆性：蜡烛和光屏互换位置后，仍能成清晰的像。
3. 换用不同焦距（厚薄）凸透镜
（1）换用焦距更小的凸透镜：对光的会聚能力变强，像距变小，像变小，为
了使光屏上能成清晰的像，光屏应该向 透镜的方向移动。
（2）换用焦距更大的凸透镜：对光的会聚能力变弱，像距变大，像变大，为
了使光屏上能成清晰的像，光屏应该向 透镜的方向移动。
上移　
下移　
靠近　
远离　
4. 凸透镜成像和平面镜成像的区别：
凸透镜可以成实像，也可以成虚像，平面镜成虚像。平面镜所成的像上下相
同，但左右相反（轴对称）；凸透镜成倒立的实像时，上下、左右都相反（中
心对称）。
5. 动态成像的相关判断
（1）根据蜡烛的移动方向判断光屏上成清晰的像时光屏的移动方向：蜡烛和
光屏的移动方向 。
（2）改变物距，判断光屏上成清晰像时像的大小变化：物近像远像变大、物
远像近像变小。
相同　
6. 光屏上找不到像的原因
（1）蜡烛在1倍焦距内，凸透镜成虚像，不能呈现在光屏上。
（2）蜡烛在焦点上，凸透镜没有成像。
（3）蜡烛到凸透镜的距离稍大于1倍焦距，成像在很远的地方，光屏无法移动
到该位置。
（4）烛焰、凸透镜、光屏三者中心不在同一高度，像不在光屏上。
7. 凸透镜前加镜片的相关判断
（1）加远视镜片（凸透镜），光线会提前会聚，像距变小，像变小，光屏应
该向着 透镜方向移动。
（2）加近视镜片（凹透镜），光线会延迟会聚，像距变大，像变大，光屏应
该向着 透镜方向移动。
靠近　
远离　
1. （2025·福建）如图，修表师傅可通过“寸镜”看清手表微小结构。“寸
镜”内部有一个凸透镜，使用时手表到凸透镜的距离应（　A　）
　第1题图
A
A. 小于1倍焦距
B. 等于1倍焦距
C. 大于2倍焦距
D. 在2倍焦距与1倍焦距之间
【解析】“寸镜”内部有一个凸透镜，在修表时，做放大镜使用，所以此时手
表到凸透镜的距离应小于1倍焦距，故A正确。
2. （2025·台州）某科学小组用图1所示的实验装置探究凸透镜成像的规律。
第2题图
（1）实验时，要调整烛焰、凸透镜和光屏的中心处于同一 。
（2）图1中光屏上恰好成清晰的像，该像的性质是倒立、放大的 像。
高度　
实　
（3）完成一次实验后，为了寻找普遍规律，若固定凸透镜不动，则接下来应
该先移动 。
（4）小组同学改用图2装置来探究近视眼和远视眼的成因，当向水透镜里注水
时，水透镜的焦距将变小；当从水透镜里抽水时，水透镜的焦距将变大。此时
烛焰在光屏上成清晰的像，用此模拟正常眼睛的成像。若为了模拟近视眼的成
因，可向水透镜里 （填“注水”或“抽水”）。
蜡烛　
注水　
Thank you!

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