资源简介

专题03 透镜及其应用
【4个必考考点知识梳理+4个题型讲练+模拟题训练 共32题】
夯实·基础知识全面梳理 1
考点一 透镜 1
一、凸透镜和凹透镜 1
二、透镜对光的作用 2
三、焦点和焦距 3
四、透镜的三条特殊（主要）光线 4
考点二 生活中的透镜 5
一、照相机 5
二、投影仪 5
三、放大镜 6
四、实像和虚像 7
考点三 凸透镜成像的规律 8
一、探究凸透镜成像的规律 8
考点四 眼睛和眼镜 11
一、眼睛 11
二、近视眼及其矫正 12
三、远视眼及其矫正 13
提升·必考题型归纳讲练 14
题型一 透镜 14
题型二 凸透镜的成像规律 17
题型三 透镜的应用 20
题型四 眼睛和眼镜 21
训练·模拟题考前冲刺 23
考点一 透镜
一、凸透镜和凹透镜
1.透镜的概念
透镜是用透明物质制成的、至少一个表面为球面一部分的光学元件。光从空气进入透镜一侧，从另一侧射出时各发生一次折射，并由此会产生会聚或发散的效果。
2.透镜的分类
种类 概念 图示 实例
凸透镜 中间厚边缘薄的透镜 放大镜
凹透镜 中间薄边缘厚的透镜 近视眼镜
3.透镜的主光轴和光心
名称 概念 图示
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 凸透镜 凹透镜
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
二、透镜对光的作用
1.实验探究：探究对光的作用
（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。
2.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。
3.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。
三、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数显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
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，直到纸上的光斑最小、最亮（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。
四、透镜的三条特殊（主要）光线
三条特殊光线是指：通过光心的光线、平行于主光轴的光线、经过焦点（对凹透镜来说应该是射向另一侧焦点）的光线。这三条光线经凸透镜和凹透镜折射后的情况见下表：
凸透镜
通过光心的光线经凸透镜折射后，传播方向不变 平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，经过另一侧的焦点 通过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴
凹透镜
经光心的光线经凹透镜折射后，传播方向不变 平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线经过凹透镜同侧虚焦点 射向凹透镜另一侧虚焦点的光线经凹透镜折射后，平行于主光轴
考点二 生活中的透镜
一、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。
二、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。
三、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。
辨析比较：
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，应使文字或图案离尽头近一些，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
四、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
4.实像和虚像的区别
考点三 凸透镜成像的规律
一、探究凸透镜成像的规律
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.实验-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
u3.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。
4.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，折射光时一束平行光，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。
考点四 眼睛和眼镜
一、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
正常眼睛无论时眺望远景，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睫状体的形状，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），睫状体变得最厚，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，读数、写字时眼睛与书本的距离应保持在25cm左右。
二、近视眼及其矫正
1.近视眼的特点
只能看清近处物体，看不清远处物体。
2.近视眼的成因
近视眼晶状体太厚，折光能力太强，或者眼球在前后方向太长，使得来自远处的光会聚在视网膜前，到达视网膜时已经不是一点而是一个模糊的光斑（如图甲所示），导致视网膜上得不到清晰的像。
甲 近视眼成像于视网膜前 乙 矫正后
3.近视眼的矫正
近视眼成像在视网膜前，因此要矫正近视眼，应使其焦点后移。利用凹透镜对光的发散作用，在眼睛前放一个合适凹透镜，让来自远处的光在进入人眼前进行适当的发散，这样就可以使光线进入人眼后恰好会聚在视网膜上（如图乙所示），所以近视眼应佩戴用凹透镜制成的眼镜进行矫正。
4.近视眼的防治
（1）读数、写字姿势要端正，眼睛和书本的距离要保持在25cm左右；
（2）不要在暗弱光或直射太阳光下看书写字；
（3）不要躺在床上看书，不要爬在桌子上看书；
（4）不要在车上或走路时看书或玩手机；
（5）不要长时间玩电子游戏；连续看书1h左右，要休息片刻或向远处眺望一会。
三、远视眼及其矫正
1.远视眼的特点
只能看清远处的物体，看不清近处物体。
2.远视眼的成因
近视眼晶状体太薄，折光能力太弱，或者眼球在前后方向太短，使得来自近处的光会聚在视网膜后，到达视网膜前还没有会聚成点，在视网膜上形成一个模糊的光斑（如图甲所示），导致视网膜上得不到清晰的像。
甲 远视眼成像于视网膜后 乙 矫正后
3.远视眼的矫正
远视眼成像在视网膜后，因此要矫正远视眼，应使其焦点前移。利用凸透镜对光的会聚作用，在眼睛前放一个合适凸透镜，让来自近处的光在进入人眼前进行适当的会聚，这样就可以使光线进入人眼后恰好会聚在视网膜上（如图乙所示），所以远视眼应佩戴用凸透镜制成的眼镜进行矫正。
题型一 透镜
【典型例题】在“探究凸透镜成像的规律”实验中。
(1)将一束平行光正对着凸透镜，移动光屏直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑，如图甲所示，则该凸透镜的焦距为______cm；
(2)实验前，应先调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度上，这是为了______；
(3)如图乙所示，在光屏上得到一个清晰的像，该像是倒立、______（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像，这是______（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）的工作原理；
(4)若保持凸透镜的位置不变，只调换蜡烛和光屏的位置______（选填“仍能”或“不能”）在光屏上得到清晰的像；
(5)现将蜡烛向左移动一小段距离，发现光屏上的像变模糊。为使像重新变清晰，可以只将光屏向______（选填“左”或“右”）移动；
(6)近期报道显示，森林中的矿泉水瓶（内有剩余水）可能引发火灾。这是因为装水的矿泉水瓶相当于______（选填“凸透镜”或“凹透镜”），对太阳光有______作用，使焦点处温度升高，达到可燃物着火点而引发火灾。
【答案】(1)10.0
(2)使像呈在光屏的中心
(3) 缩小 照相机
(4)仍能
(5)左
(6) 凸透镜 会聚
【详解】（1）平行正对凸透镜的光线，会聚得到的最小最亮光斑到凸透镜的距离为焦距。由图甲可知，凸透镜在处，光斑在处，因此焦距
（2）实验前调节三者中心在同一高度，目的是使像呈在光屏的中心，方便观察。
（3）[1][2]由图乙得物距，满足，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像，这是照相机的工作原理。
（4）凸透镜成像中光路是可逆的，调换蜡烛和光屏位置后，仍能成清晰的像。
（5）蜡烛左移，物距变大，根据“物远像近像变小”，像距会减小，因此需要将光屏向左移动，才能让像重新变清晰。
（6）[1][2]装剩余水的矿泉水瓶中间厚、边缘薄，相当于凸透镜，凸透镜对太阳光有会聚作用，会使焦点处温度升高，达到可燃物着火点后引发火灾。
【变式1】根据光通过黑箱前后的方向（如图所示），判定黑箱内所用光学元件的种类及放置位置，每个黑箱中有两个光学元件，请在图中相应的位置画出元件的符号。
【答案】
【详解】[1]根据题意，每个黑箱中有两个光学元件，甲图，入射光线平行于主光轴，出射光线也平行于主光轴，光线穿过黑箱后，传播方向不变，但间距变小，说明光线经历了一次会聚和一次发散，应为凸透镜和凹透镜组合。凸透镜能使平行于主光轴的光线会聚于焦点，凹透镜能使经过虚焦点的光线平行于主光轴，将凹透镜右侧虚焦点和凸透镜右侧焦点重合，光线最终平行于主光轴射出。据此作图，见答案甲。
[2]入射光线为从一点发出的发散光线，出射光线为竖直向下的平行光线，先将发散光线转为平行光，再改变传播方向，应为凸透镜和平面镜组合。凸透镜能使经过焦点的光线平行于主光轴，平面镜与水平方向成45°角，将水平平行的光线反射为竖直向下的平行光。据此作图，见答案乙。
【变式2】光刻技术的工作原理如图所示，用紫外线照射镂空掩膜，调整镂空掩膜、缩图透镜的位置，恰好能在硅片上成极小的清晰的像，从而实现集成电路的“光刻”。下列关于“光刻”的说法不正确的是（　　）
A．用紫外线照射，是因为它穿透能力强
B．要使硅片上的像变大，需要将镂空掩膜向下移动
C．缩图透镜对照射过来的紫外线具有发散作用
D．硅片与缩图透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间
【答案】AC
【详解】A．光刻使用紫外线，是因为它波长较短，能获得更高的分辨率，而不是穿透能力强。故A错误，符合题意；
B．根据凸透镜成像规律，物距减小，像距增大，像变大，要使硅片上的像变大，需要减小物距，将镂空掩膜向下移动，故B正确，不符合题意；
C．由图可知能在硅片上成实像，缩图透镜是凸透镜，凸透镜对光线有会聚作用，而不是发散作用，故C错误，符合题意；
D．成倒立、缩小的实像时，像距在一倍焦距和二倍焦距之间，硅片相当于光屏承接像，所以硅片与缩图透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间，故D正确，不符合题意。
故选AC。
题型二 凸透镜的成像规律
【典型例题】小伟在“探究凸透镜成像的规律”的实验中：
(1)实验台上有一个凸透镜和一个凹透镜，小伟将他们同时放在阳光下，看到的现象如图甲所示，则______（选填“左边”或“右边”）的透镜是凸透镜；
(2)小伟让一束平行于主光轴的平行光线经过凸透镜，移动光屏，某时刻在光屏上找到一个最小、最亮的光斑如图乙所示，则该凸透镜的焦距是______cm；
(3)取下平行光源，保持凸透镜的位置不变，把点燃的蜡烛放在光具座20cm刻度线处，移动光屏，会在光屏上得到一个清晰的倒立、______（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像；
(4)当蜡烛移到45cm刻度线的位置时，应该在凸透镜的______（选填“蜡烛”或“光屏”）一侧透过凸透镜观察像；
(5)小伟做完实验，他把凸透镜换成一个中间带针孔的硬纸板，其他器材不变，在黑暗的环境能看到光屏上成了像，该成像的原理是______。要使光屏上像变大，可采取的操作是______。
【答案】(1)右边
(2)10.0
(3)缩小
(4)光屏
(5) 光的直线传播 将蜡烛靠近纸板/光屏远离纸板
【详解】（1）光线通过右边的透镜后，会聚成一个较亮的光斑，说明这个透镜对光起会聚作用，是凸透镜。
（2）平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚得到最小最亮的光斑，光斑到凸透镜光心的距离就是焦距。由图乙可知，焦距
（3）把点燃的蜡烛放在光具座20cm刻度线处，物距
满足，此时成倒立、缩小的实像。
（4）蜡烛移到45cm的位置时，物距为5cm，小于一倍焦距，不成实像，在蜡烛同侧成一个放大的虚像，故应该在光屏一侧透过凸透镜观察，才能观察到虚像。
（5）[1]他把凸透镜换成一个中间带针孔的硬纸板，其他器材不变，在黑暗的环境能看到光屏上成了像，这是小孔成像，成像的原理是光在同种均匀介质中沿直线传播。
[2]要使光屏上像变大，可采取的操作是蜡烛、硬纸板不动，让光屏远离硬纸板；或者硬纸板、光屏不动，让蜡烛靠近硬纸板；或蜡烛、光屏不动，让硬纸板靠近蜡烛。
【变式1】小明在“探究凸透镜成像的规律”实验中：
(1)使凸透镜所成的像位于光屏的中央，应调节烛焰和光屏的中心位于凸透镜的______上。
(2)当蜡烛、透镜和光屏的位置如图-1所示时，光屏上成清晰的像。由此可知，该透镜的焦距为______cm。
(3)固定图-1中透镜的位置不变，他将蜡烛移到35cm刻度线处，将光屏移到80cm刻度线处看到清晰的像，此像的性质是倒立、______的实像，生活中的______应用了此成像规律。若此时将蜡烛移到20cm刻度线处，则应将光屏移到______cm刻度线处，光屏上能再次呈现清晰的像。
(4)实验结束后，小明将凸透镜紧靠书上的鹦鹉图片（如图-2），然后将透镜逐渐远离书的过程中，通过凸透镜观察到三个不同的像（如图-3），则三个像出现的先后顺序是______。
【答案】(1)主光轴
(2)10
(3) 放大 投影仪 65
(4)①③②
【详解】（1）在探究凸透镜成像实验中，为使像能成在光屏的中央，根据实验要求，应调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在凸透镜的主光轴上。
（2）由图可知，此时物距
像距
此时光屏上成清晰的像，根据凸透镜成像规律可知，此时，成倒立等大的实像，即，所以可得焦距。
（3）[1][2]将蜡烛移到35cm刻度线处，此时物距
由于，根据凸透镜成像规律，成倒立、放大的实像，生活中的投影仪（或幻灯机）应用了此成像规律。
[3]根据光路可逆性，若将蜡烛移到20cm刻度线处，此时物距为30cm，则像距应为15cm，则应将光屏移到刻度线处，光屏上能再次呈现清晰的像。
（4）当凸透镜紧靠书上的鹦鹉图片时，物距小于一倍焦距，成正立、放大的虚像，且在一倍焦距内，物距越大，像越大，所以先看到①，再看到③；当物距在一倍焦距和二倍焦距之间时，成倒立、放大的实像，即看到②，所以三个像出现的先后顺序是①③②。
【变式2】某兴趣小组利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成形状可改变的水透镜进行以下探究实验，装置如图所示。
(1)在探究凸透镜对光线的作用时，先在两个透明长方体玻璃容器中喷入蚊香烟雾，然后将水注入橡皮膜制成水透镜，再将其放在两个玻璃容器之间，如图甲所示。让一束光沿箭头方向射入玻璃容器，经水透镜折射后光将____（选填“偏离”或“偏向”）主光轴。上述实验在玻璃容器中喷入蚊香烟雾的目的是________；
(2)图乙中烛焰清晰的像成在光屏上方为使像成在光屏中央，应将水透镜____（选填“向上”或“向下”）移动；
(3)保持水透镜的形状不变，依次改变蜡烛的位置，并移动光屏呈现清晰的像，记录数据如表所示。根据表中数据可推断此水透镜的焦距为____cm，推断的依据是____。
次数 1 2 3 4 5
物距（cm） 30.0 15.0 10.0 7.5 6.0
像距（cm） 6.0 7.5 10.0 15.0 30.0
【答案】(1) 偏向 显示光路
(2)向下
(3) 5.0 物距等于2倍焦距时成倒立、等大的实像，像距等于物距
【详解】（1）[1]由图可知，注水的橡皮膜相当于一个凸透镜，凸透镜对光有会聚作用，经透镜折射后折射光线将偏向主光轴。
[2]在玻璃容器中充入蚊香烟雾，当光照到烟雾时，会发生漫反射现象，所以我们从各角度都可以看到光的路径。
（2）通过光心的光传播方向不变，像成在了光屏的上方，为使像在光屏的中心位置，应将透镜向下移动。
（3）[1][2]由第3组数据可知，物距u＝10.0cm时，像距v＝10.0cm，此时成倒立、等大的实像，物距等于二倍焦距，故水透镜的焦距为
题型三 透镜的应用
【典型例题】小明利用凸透镜和硬纸板制作照相机模型，将两个粗细相差很小的纸筒套在一起，并且可以前后滑动，在一个纸筒的一端嵌入一个凸透镜，另一个纸筒的一端蒙上一层半透明薄膜，如图所示。
(1)在较暗的室内，把_____对着明亮的室外，拉动纸筒，改变透镜和半透膜之间的距离，可以在___上看到室外景物清晰的像，如果把_____换成感光胶片，就可以得到照相机底片了。（均选填“凸透镜”或“半透膜”）
(2)小明观察了一下半透膜上成的像，分析后得出结论这个像是光在同种均匀介质中沿直线传播形成的，你认为小明的结论是否正确____（选填“正确”或“不正确”），理由是____________。
【答案】(1) 凸透镜 半透膜 半透膜
(2) 不正确 该像是光的折射形成的，并非光的直线传播
【详解】（1）[1]自制模型照相机的工作原理与实际照相机相同，凸透镜相当于镜头，其作用是对光线进行折射，使物体在另一侧成实像，因此需将凸透镜对着明亮的室外，让光线通过凸透镜进入纸筒。
[2]半透膜相当于凸透镜成像实验中的光屏，用于承接凸透镜所成的像，故改变透镜和半透膜之间的距离后，清晰的像会呈现在半透膜上。
[3]若要得到照相底片，需将承接像的部件换成感光胶片，即把半透膜换成感光胶片。
（2）[1][2]半透膜上成的像是倒立、缩小的实像，这是由于凸透镜对光线的折射作用形成的，本质是光的折射，光在同种均匀介质中沿直线传播形成的像是影子、小孔成像等，因此小明的结论不正确。
【变式1】测绘人员绘制地图时，常常需要在高空的飞机上向地面照相，称为航空摄影。若航空摄影照相机的镜头焦距为50mm，则底片到镜头间的距离为（　　）
A．100mm以外 B．50mm以内
C．略大于50mm D．恰为100mm
【答案】C
【详解】照相机工作时，当物距远大于2倍焦距时，像距略大于1倍焦距。航空摄影时，飞机在高空，地面物体到镜头的距离（物距）远大于2倍焦距，所以底片到镜头的距离略大于50mm，故ABD不符合题意，C符合题意。
故选C。
【变式2】如图所示，为商场中经常看到的广告投影灯及其内部结构示意图。其中广告片应位于镜头的一倍焦距和二倍焦距之间。为了在地面上得到更大的、清晰的广告图像，应使广告片与凸透镜的距离_______，投影灯与地面的距离_______（均选填“增大”或“减小”）。
【答案】 减小 增大
【详解】[1][2]投影灯工作时，成倒立、放大的实像，为了在地面上得到更大的、清晰的广告图像，即像要变大，根据凸透镜成实像时物近像远像变大，可知像距变大，物距变小，应当使投影灯远离地面，同时适当减小广告片与凸透镜的距离。
题型四 眼睛和眼镜
【典型例题】6月6日是我国的“爱眼日”。在“爱眼护眼”宣传活动中，同学们搜集到了以下图片。下列说法正确的是（　　）
A．图甲所示眼球好像一架照相机，晶状体和角膜的共同作用相当于凹透镜
B．图乙所示视力正常的人看远处物体时，物体在视网膜上成正立、缩小的实像
C．图丙所示是近视眼的成像原理，应戴合适的凹透镜进行矫正
D．图丙所示的眼睛看不清近处的物体，只能看清远处的物体
【答案】C
【详解】A．眼球中晶状体和角膜的共同作用相当于凸透镜，和照相机镜头作用一致，故A错误；
B．正常眼睛看物体时，在视网膜上成的是倒立、缩小的实像，故B错误；
C．图丙中光线会聚在视网膜前方，是近视眼的成像原理；凹透镜对光线有发散作用，佩戴合适的凹透镜可以使像后移到视网膜上，矫正近视眼，故C正确；
D．近视眼（图丙）的特点是只能看清近处物体，看不清远处物体，故D错误。
故选C。
【变式1】如图是当下很流行的“自动变色近视眼镜”，其镜片中掺入了对紫外线非常敏感的特殊材料，紫外线照射越强，镜片的颜色会变得越深，镜片的透光度将______（选填“增强”、“减弱”），从而避免强光对眼睛的伤害，当回到光照较弱的室内，镜片又会恢复到无色透明的状态；视力正常的同学戴上该眼镜时会感到有些眩晕，看周围物体也会变得模糊，这是因为该眼镜是______（选填“凹透镜”、“凸透镜”），戴上眼镜后，本来可以清晰成在视网膜上的像此时会聚到了视网膜的______（选填“前”、“后”）方。
【答案】 减弱 凹透镜 后
【详解】[1]根据题意可知，紫外线照射越强，镜片的颜色会变得越深，可以避免强光对眼睛的伤害，说明变深时镜片的透光度将减弱。
[2][3]近视眼镜是凹透镜制成的，凹透镜对光有发散作用，视力正常的同学戴上近视眼镜本来可以成在视网膜上的像此时成在了视网膜的后方，所以会感到眩晕、看周围物体也会变得模糊。
【变式2】小明发现平时不戴眼镜的门卫大爷在看报时却要戴着眼镜才能看清，图中____图反映门卫大爷的病症，反映出门卫大爷的眼睛晶状体_____（选填“厚”或“薄”），____图反映门卫大爷视力矫正原理。（均选填“甲”或“乙”或“丙”或“丁”）
【答案】 甲 薄 丙
【详解】[1][2]由题意“平时不戴眼镜的门卫大爷在看报时却要戴着眼镜才能看清”，这说明门卫大爷能够看清远处的物体，但不能看清近处的物体，所以门卫大爷的眼睛是远视眼。远视眼的成因是眼球晶状体的曲度过小，即门卫大爷的晶状体较薄，近处物体反射来的光线通过晶状体折射后形成的像，就会落在视网膜的后方。远视眼的成像特点：像成在视网膜后方，对应甲图。
[3]利用凸透镜对光线有会聚作用，可以佩戴凸透镜矫正，故丙图表示门卫大爷戴上眼镜矫正视力的光路。
1．电影院放映电影过程中涉及到很多光学知识，下列说法正确的是（　　）
A．从放映机射向银幕的光是沿直线传播的
B．光射到银幕上发生了镜面反射
C．银幕上的像是正立放大的虚像
D．银幕上正从地平线升起的红日是光源
【答案】A
【详解】A．在同种均匀介质中，光是沿直线传播的，从放映机射向银幕的光是沿直线传播的，故A正确；
B．银幕的表面是粗糙的，光射到上面发生了漫反射，便于不同方向观众能观看，故B错误；
C．放映机的镜头相当于一个凸透镜，银幕上的像是倒立、放大的实像，故C错误；
D．银幕上正从地平线升起的红日是放映机投射的像，是银幕反射的光线进入人眼里，不是光源，故D错误。
故选A。
2．如图所示，是近视眼和远视眼的成因及矫正示意图，其中表示近视眼成因及矫正的是（　　）
A．（1）（2） B．（1）（4） C．（3）（2） D．（3）（4）
【答案】B
【详解】近视眼的晶状体太厚，使像成在视网膜的前方，要戴一个凹透镜来矫正，凹透镜对光线有发散作用，戴上凹透镜能使像成在视网膜上，故（1）（4）属于近视眼成因及矫正，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
3．元旦，小廖乘坐汽车去天台山观日出。如图所示，当汽车在AB路段行驶时，司机看不到BC路段的情况；为了看到BC路段的情况，减少事故的发生，人们利用光的规律，在公路急拐弯B处装上（　　）
A．平面镜 B．凸透镜 C．凸面镜 D．凹面镜
【答案】C
【详解】A．利用平面镜只能改变光的传播方向，视野范围和人眼直接观察的范围基本一致，无法扩大视野，不适合弯道处使用，故A不符合题意；
B．凸透镜主要作用是会聚光线，不适合用来观察弯道情况，故B不符合题意；
C．凸面镜对光有发散作用，可以成正立、缩小的虚像，能有效扩大司机的视野范围，让司机在AB路段就能看到BC路段的情况，避免事故，故C符合题意；
D．凹面镜对光有会聚作用，会缩小视野，反而不利于观察弯道情况，故D不符合题意。
故选C。
4．在“探究凸透镜成像的规律”实验中，实验桌上有光具座、蜡烛、光屏、焦距分别为和的凸透镜和等器材，小明先将蜡烛、凸透镜、光屏正确安放在光具座上，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．若凸透镜是，小明能在光屏上看到烛焰清晰的像
B．若凸透镜是，小明在透镜前加一合适的凸透镜，光屏上能出现烛焰清晰的像
C．若凸透镜是，小明将光屏在光具座上移动，光屏上能出现烛焰清晰的像
D．若凸透镜是，小明在透镜前加一合适的凹透镜，移动光屏，能出现烛焰清晰的像
【答案】B
【详解】A．若凸透镜是L1，其焦距，此时
，根据凸透镜成像规律，此时成倒立、缩小的实像，像距应满足，即
而图中光屏到凸透镜的距离为
所以不能在光屏上看到烛焰清晰的像，故A错误；
B．由A可知，此时像成在光屏的后方，小明在透镜前加一合适的凸透镜，凸透镜对光线具有会聚作用，会将光线提前会聚成像，因此光屏上能出现烛焰清晰的像，故B正确；
C．若凸透镜是L2，，由图可知，此时物距大于一倍焦距小于二倍焦距，根据， ，成倒立、放大的实像，即像距，超过光具座的长度，因此将光屏在光具座上移动，光屏上不能出现烛焰清晰的像，故C错误；
D．若凸透镜是L2，小明在透镜前加一合适的凹透镜，凹透镜对光线具有发散作用，会将光线推迟会聚成像，由于光具座长度太短，因此移动光屏，不能出现烛焰清晰的像，故D错误。
故选B。
5．长时间看手机屏幕容易导致视力下降，如图所示的四幅图是眼球成像及视力矫正的示意图，其中属于近视眼的成因及其矫正的是（ ）
A．甲、乙 B．甲、丁 C．丙、乙 D．丙、丁
【答案】D
【详解】近视眼是晶状体折射光线能力过强，远处物体的平行光经折射后，像成在视网膜前方，图丙符合近视眼的成因；图甲的像成在视网膜后方，是远视眼的成因。需要配戴对光线有发散作用的凹透镜，使像后移到视网膜上，图丁符合近视眼的矫正原理；乙图用凸透镜矫正，是远视眼的矫正方法。故ABC不符合题意，D符合题意。
故选D。
6．小方同学做“探究凸透镜成像规律”实验，当蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图所示时，光屏上得到了清晰的像，则下列说法正确的是（　　）
A．所成的像是倒立、缩小的虚像
B．该成像原理与投影仪的成像原理相同
C．把蜡烛向左移动，向右移动光屏可得到清晰的像
D．把蜡烛与光屏交换位置，光屏上可成倒立、放大的实像
【答案】D
【详解】AB ．如图所示，物距为30.0cm，像距为15.0cm，物距大于像距，所成的像是倒立的缩小的实像，照相机就是利用这一原理制成的，故AB错误；
C．根据凸透镜成像规律，成实像时，物近像远像变大，把蜡烛向左移动，物距变大，像距变小，故需要向左移动光屏可得到清晰的像，故C错误；
D．把蜡烛与光屏交换位置，根据光路可逆，仍然可以成像，如图所示，此时物距为15.0cm，像距为30.0cm，光屏上可成倒立、放大的实像，D正确。
故选D。
7．为了测量某凸透镜焦距，小华先在纸上画一个小于透镜大小的圆环，如图所示，将凸透镜正对太阳光，在其下方距透镜8cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合，将该透镜靠近白纸垂直移动6cm时，此时白纸上的光斑再次与圆环重合，此过程中光斑的大小______（选填“先变小后变大”或“先变大后变小”），通过计算可以得出该凸透镜的焦距为______cm。
【答案】 先变小后变大 5
【详解】[1][2]凸透镜正对太阳光时，相当于太阳光平行于凸透镜主光轴照射，然后光会聚于凸透镜焦点F处，光路如下图所示：
若白纸放在焦点F处，会得到一个最小最亮的光斑；但题干中白纸上得到的不是最小最亮且等大的两个光斑，且第二次透镜更靠近白纸（可以看作是透镜不动，白纸靠近了透镜），所以白纸两次位置如上图红色线段所示，且两次位置与F之间的距离相等，各为3cm。故凸透镜的焦距
白纸位置从第1次到第2次移动时，光斑先变小再变大。
8．如图所示探究凸透镜成像规律，记录并绘制物距u与像距v之间的关系图像，则该凸透镜的焦距是______cm，当时，成像特点与______（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）相同。
【答案】 10 照相机
【详解】[1][2]由图像可知，，所以；当像距为，位于一倍焦距和二倍焦距之间，根据凸透镜成像规律可知，此时光屏上得到一个倒立、缩小的实像，成像特点与照相机相同。
9．如图所示，在“探究凸透镜成像规律”的实验中，凸透镜焦距为20cm，此时在光屏上得到一个清晰的像，若将蜡烛和光屏的位置互换，则光屏上成一个倒立、________的像；若将图中蜡烛移到10cm处，移动光屏可得到一个倒立、________的像．
【答案】 放大 等大
【详解】[1]由图可知，此时物距大于像距，成倒立缩小的实像，在折射现象中，由于光路是可逆的，所以将蜡烛和光屏的位置互换后，原来的物距变成了像距，原来的像距变成了物距，因此互换后的物距小于像距，故在光屏上成倒立 放大的实像。
[2]若将蜡烛移到10cm处，此时物距为
此时物距等于二倍的焦距，即，根据凸透镜成像规律，移动光屏可得到一个倒立 等大的实像。
10．如图所示，错误的学习姿势会导致近视眼，下列四幅图中，正确表示近视眼成像情况的是______图；正确表示近视眼矫正情况的是______图。
【答案】 乙 丁
【详解】[1]物体通过近视眼成像在视网膜的前方，所以能正确表示近视眼成像情况的图是乙。
[2]近视眼应戴凹透镜使光线发散，使像成在视网膜上，所以能正确表示近视眼矫正方法的是丁。
11．小明检查视力时发现他只能看清视力表最上面三排（如图甲），则他患有______（选填“近视眼”或“远视眼”）。现有一种通过在透明薄膜中注入或抽出光学液体来改变镜片厚度的眼镜，如图乙所示，则小明矫正视力时应选择镜片_____（选填“a”或“b”）。请你为小明提出一条健康用眼的建议：_____________________________________ 。
【答案】 近视眼 a 健康用眼的建议：不在强光环境下或太暗的地方读书、写字或看书写字时眼睛与书本保持适当距离
【详解】[1][2]小明只能看清视力表最上面三排，说明患有近视眼，矫正近视眼需用凹透镜，凹透镜边缘厚，中间薄，图中镜片a边缘厚，中间薄，符合凹透镜的特点。
[3]见答案。
12．如图为某同学探究凸透镜成像规律实验时的情景，此时光屏上呈现了烛焰清晰的像（像未画出），该像是倒立、______（选填“放大”“等大”或“缩小”）的实像。实验中，该同学将自己的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，发现光屏上原来清晰的像变得模糊。将光屏适当远离凸透镜后，光屏上再次出现清晰的像，由此可判断小华佩戴的是______（选填“近视”或“远视”）眼镜。
【答案】 等大 近视
【详解】[1]由图可知，物距等于像距，根据凸透镜成像规律可知，此时光屏上成的是倒立、等大的实像。
[2]实验中，该同学将自己的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，发现光屏上原来清晰的像变得模糊。将光屏适当远离凸透镜后，光屏上再次出现清晰的像，说明该眼镜对光线具有发散作用，所以是凹透镜，则小华佩戴的是近视眼镜。
13．如图所示，为凸透镜的焦点，请在图中画出点发出的两条光经过凸透镜后的折射光线，并画出点的像。_________
【答案】
【详解】点发出的两条光线，平行于主光轴的光线，经过凸透镜折射后，折射光线会过右侧的焦点F；过光心O的光线，经过凸透镜后传播方向不变，将两条折射光线反向延长，它们的交点就是S的虚像S'，因为S位于一倍焦距以内，根据凸透镜成像规律，此时成正立放大的虚像。据此作图。
14．如图所示，F是凸透镜的焦点，S是蜡烛火焰上的一点，请根据凸透镜的特殊光线作出S的像S'，保留作图痕迹。
【答案】
【详解】画出S到透镜的平行于主光轴的光线，折射后过右焦点F ；画出S到透镜光心的光线，沿原方向传播；两条折射光线的交点即为。如图所示：
15．小霞同学在探究完凸透镜成像规律后，想到可以利用激光探究光线经过凸透镜的光路变化，于是好学的她开始了实验。请帮她完成光路（分别画出折射光线和入射光线）。
【答案】
【详解】根据凸透镜三条特殊光线可知，入射光线过光心，传播方向不变；入射光线过焦点，折射光线平行于主光轴射出。
16．凸透镜成实像时的物距u、像距v和焦距f之间满足的关系。透镜焦距的倒数叫做透镜的焦度，用表示，即（此式中的f以米为单位），平常我们说的眼镜片的度数就是镜片的焦度乘以100的值。
(1)当一个物体距离凸透镜u=27cm时，另一侧距离凸透镜v=54cm的光屏上正好呈现清晰的像，则该凸透镜的焦距是多少厘米？此时所成像的特点是怎样的？
(2)若某人所戴的眼镜是度数为500度的远视眼镜，则该眼镜镜片的焦距是多少厘米？
【答案】(1)，倒立、放大的实像
(2)
【详解】（1）已知物距 、像距 ，根据凸透镜成像公式
则
解得焦距
物距 ，焦距 ，满足 （即 ），因此成倒立、放大的实像。
（2）眼镜度数等于焦度 乘以100，且 ，已知度数为500度，则
则
由 ，得：，所以
因此，眼镜镜片的焦距为 。
17．在研究凸透镜成像的实验过程中，细心的同学发现，当成实像时物距（u）、像距（v）和焦距（f）间存在着一定的关系，进一步对数据进行研究发现，要成清晰的实像必须满足：。求：
(1)若现用一焦距为10cm的凸透镜做成像实验，当物距为14cm时，此时光屏应在透镜右侧距透镜多少cm的地方才能成清晰的像？
(2)若在（1）的条件下将蜡烛远离透镜1cm，则光屏应该向左端移动多少cm才能再次成清晰的像？
【答案】(1)35cm
(2)5cm
【详解】（1）已知凸透镜的焦距f = 10cm，物距u= 14cm。根据凸透镜成像公式：，将已知数据代入公式得
解得像距 。所以，此时光屏应在透镜右侧距透镜35cm的地方才能成清晰的像。
（2）当蜡烛远离透镜1cm后，新的物距为
根据凸透镜成像公式，此时的像距为，有，将数据代入公式得
解得新的像距。光屏需要移动的距离为
因为新的像距(30cm) 小于原来的像距(35cm)，所以，光屏应该向左端移动5cm才能再次成清晰的像。
18．如图所示，小明用自制的水透镜来探究凸透镜成像规律。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。
(1)实验前，小明将点燃的蜡烛、水透镜、光屏依次放在光具座上，并调节烛焰、光屏的中心在水透镜的：___________上；
(2)小明移动蜡烛、水透镜和光屏至图1所示位置时，恰能在光屏上看到清晰的像，此像是倒立___________（选填“放大”、“等大”或“缩小”）的像；若从水透镜里抽适量水，应向___________（选填“左”或“右”）适当移动光屏，光屏可再次呈清晰的像，跟原来相比， 像变___________（选填“大”或“小”）了；
(3)接（2）题，若将凸透镜看作眼球的晶状体、光屏看作视网膜，将一块眼镜镜片放在光源和凸透镜之间，就像给眼睛佩戴上了眼镜，向左适当移动光屏，光屏上再次呈清晰的像；取下眼镜镜片，光屏上的像变模糊了，这就类似于___________视眼所看到的景象。
【答案】(1)主光轴
(2) 缩小 右 大
(3)远
【详解】（1）实验前调节烛焰、水透镜、光屏的中心在同一高度（水透镜的主光轴上），核心目的是让烛焰的像能够完整、清晰地成在光屏的中央位置，避免像偏上、偏下导致无法在光屏上观察到完整的像。
（2）[1]由图1可知，此时蜡烛到水透镜的距离（物距）大于光屏到水透镜的距离（像距），根据凸透镜成像规律，物距大于像距且能在光屏上成实像时，成倒立、缩小的实像（照相机的成像原理）；
[2]从水透镜里抽水，水透镜的焦距变大，其折光能力变弱，光线会比原来偏折程度小，成像位置会向右（远离透镜）移动，因此需要将光屏向右适当移动，才能再次承接清晰的像。
[3]凸透镜成实像时，遵循“物近像远像变大”的规律，光屏右移后像距增大，因此像会变大。
（3）加上镜片后，光屏需要向左移动才能再次成清晰的像，说明加镜片后透镜对光的折射能力变强了，故该镜片是凸透镜，对光有会聚作用。取下镜片后像变模糊，说明像成在光屏后方，类似于远视眼的成像原理，需要佩戴凸透镜来矫正。
19．小林在课后探究了“凸透镜成像的规律”。
（1）如图甲，一束平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小、最亮的光斑；
（2）如图乙，光屏上呈现清晰的像，此像的性质是倒立、 _________的实像。在放大镜、照相机和投影仪中，成像原理与其相同的是____________；
（3）调整蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图丙所示，则人眼按_______（选填“A”、“B”或“C”）所示的方式能观察到烛焰放大的像；
（4）完成上述实验后小林发现了一个中空的玻璃砖，中空部分的形状犹如一个凸透镜，如图丁所示。如果有一束平行光从左侧垂直入射玻璃砖，从右侧出射之后，是_________（选填“会聚”或“发散”）光束。
【答案】 放大 投影仪 B 发散
【详解】（2）[1][2]图甲中，平行光正对凸透镜，光屏上最小最亮的光斑就是焦点。从刻度尺可知，凸透镜的焦距为
图乙中，物距
此时，根据凸透镜成像规律可知，成倒立、放大的实像。投影仪就是利用这个原理工作的。
（3）[3]图丙中，蜡烛在凸透镜的一倍焦距以内，此时成正立、放大的虚像，虚像与物体在凸透镜的同侧。人眼要在光屏一侧透过凸透镜观察，即按B所示的方式能观察到烛焰放大的像。
（4）[4]这个中空的玻璃砖，相当于两个凹透镜组合在一起。凹透镜对光有发散作用，所以平行光从左侧垂直入射后，从右侧出射是发散光束。
20．实验小组利用图所示的实验装置探究“凸透镜成像规律”。该实验小组使用的凸透镜的焦距是10cm。
(1)调节器材高度时，应点燃蜡烛，调节烛焰、凸透镜和光屏，使它们的中心大致在______，可以使像成在光屏中央。
(2)当蜡烛放在如图所示位置时，调节光屏至适当位置，可以在光屏上观察到一个倒立、______的实像，利用该成像规律制成的光学仪器是______（写出一种即可）。
(3)如果将蜡烛在图中的基础上远离透镜，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向______（选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动，此时将观察到______（选填“更大”或“更小”）的像。
(4)换用一个焦距为8cm的凸透镜放在光具座50cm刻度处，其他元件位置不动，为使光屏上再次得到清晰的像，可在蜡烛和凸透镜之间放置一个______（选填“凸透镜”或“凹透镜”）。
【答案】(1)同一高度
(2) 放大 投影仪
(3) 靠近 更小
(4)凹透镜
【详解】（1）实验前，应调节烛焰、凸透镜和光屏，使它们的中心大致在同一高度，使像成在光屏中央，便于观察。
（2）[1][2]由图可知，物距为
物距在一倍焦距和二倍焦距之间，由凸透镜成像规律可知，此时成倒立、放大的实像。投影仪就是根据这一成像原理工作的。
（3）如果将蜡烛远离透镜（即物距增大），仍要在光屏上得到清晰的像，由凸透镜成实像时“物远像近像变小”可知，应减小像距，故光屏应向靠近透镜的方向移动，此时所成的像比原来的像小。
（4）用焦距为8cm的凸透镜放在光具座50cm刻度处，其他元件位置不动，由于凸透镜的焦距变短了，折射能力变强了，会使折射光线提前会聚成像在光屏的左侧，为使光屏上再次得到清晰的像，应将折射光线适当的发散，故应在蜡烛和凸透镜之间放置一个凹透镜。21世纪教育网(www.21cnjy.com)
21世纪教育网(www.21cnjy.com)专题03 透镜及其应用
【4个必考考点知识梳理+4个题型讲练+模拟题训练 共32题】
夯实·基础知识全面梳理 2
考点一 透镜 2
一、凸透镜和凹透镜 2
二、透镜对光的作用 2
三、焦点和焦距 4
四、透镜的三条特殊（主要）光线 5
考点二 生活中的透镜 5
一、照相机 5
二、投影仪 6
三、放大镜 6
四、实像和虚像 7
考点三 凸透镜成像的规律 8
一、探究凸透镜成像的规律 8
考点四 眼睛和眼镜 11
一、眼睛 11
二、近视眼及其矫正 12
三、远视眼及其矫正 13
提升·必考题型归纳讲练 14
题型一 透镜 14
题型二 凸透镜的成像规律 16
题型三 透镜的应用 17
题型四 眼睛和眼镜 18
训练·模拟题考前冲刺 19
考点一 透镜
一、凸透镜和凹透镜
1.透镜的概念
透镜是用透明物质制成的、至少一个表面为球面一部分的光学元件。光从空气进入透镜一侧，从另一侧射出时各发生一次折射，并由此会产生会聚或发散的效果。
2.透镜的分类
种类 概念 图示 实例
凸透镜 中间厚边缘薄的透镜 放大镜
凹透镜 中间薄边缘厚的透镜 近视眼镜
3.透镜的主光轴和光心
名称 概念 图示
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 凸透镜 凹透镜
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
二、透镜对光的作用
1.实验探究：探究对光的作用
（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。
2.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。
3.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。
三、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数显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
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，直到纸上的光斑最小、最亮（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。
四、透镜的三条特殊（主要）光线
三条特殊光线是指：通过光心的光线、平行于主光轴的光线、经过焦点（对凹透镜来说应该是射向另一侧焦点）的光线。这三条光线经凸透镜和凹透镜折射后的情况见下表：
凸透镜
通过光心的光线经凸透镜折射后，传播方向不变 平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，经过另一侧的焦点 通过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴
凹透镜
经光心的光线经凹透镜折射后，传播方向不变 平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，折射光线的反向延长线经过凹透镜同侧虚焦点 射向凹透镜另一侧虚焦点的光线经凹透镜折射后，平行于主光轴
考点二 生活中的透镜
一、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。
二、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。
三、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。
辨析比较：
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，应使文字或图案离尽头近一些，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
四、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
4.实像和虚像的区别
考点三 凸透镜成像的规律
一、探究凸透镜成像的规律
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.实验-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
u3.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。
4.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，折射光时一束平行光，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。
考点四 眼睛和眼镜
一、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
正常眼睛无论时眺望远景，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睫状体的形状，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），睫状体变得最厚，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，读数、写字时眼睛与书本的距离应保持在25cm左右。
二、近视眼及其矫正
1.近视眼的特点
只能看清近处物体，看不清远处物体。
2.近视眼的成因
近视眼晶状体太厚，折光能力太强，或者眼球在前后方向太长，使得来自远处的光会聚在视网膜前，到达视网膜时已经不是一点而是一个模糊的光斑（如图甲所示），导致视网膜上得不到清晰的像。
甲 近视眼成像于视网膜前 乙 矫正后
3.近视眼的矫正
近视眼成像在视网膜前，因此要矫正近视眼，应使其焦点后移。利用凹透镜对光的发散作用，在眼睛前放一个合适凹透镜，让来自远处的光在进入人眼前进行适当的发散，这样就可以使光线进入人眼后恰好会聚在视网膜上（如图乙所示），所以近视眼应佩戴用凹透镜制成的眼镜进行矫正。
4.近视眼的防治
（1）读数、写字姿势要端正，眼睛和书本的距离要保持在25cm左右；
（2）不要在暗弱光或直射太阳光下看书写字；
（3）不要躺在床上看书，不要爬在桌子上看书；
（4）不要在车上或走路时看书或玩手机；
（5）不要长时间玩电子游戏；连续看书1h左右，要休息片刻或向远处眺望一会。
三、远视眼及其矫正
1.远视眼的特点
只能看清远处的物体，看不清近处物体。
2.远视眼的成因
近视眼晶状体太薄，折光能力太弱，或者眼球在前后方向太短，使得来自近处的光会聚在视网膜后，到达视网膜前还没有会聚成点，在视网膜上形成一个模糊的光斑（如图甲所示），导致视网膜上得不到清晰的像。
甲 远视眼成像于视网膜后 乙 矫正后
3.远视眼的矫正
远视眼成像在视网膜后，因此要矫正远视眼，应使其焦点前移。利用凸透镜对光的会聚作用，在眼睛前放一个合适凸透镜，让来自近处的光在进入人眼前进行适当的会聚，这样就可以使光线进入人眼后恰好会聚在视网膜上（如图乙所示），所以远视眼应佩戴用凸透镜制成的眼镜进行矫正。
题型一 透镜
【典型例题】在“探究凸透镜成像的规律”实验中。
(1)将一束平行光正对着凸透镜，移动光屏直到在光屏上得到一个最小、最亮的光斑，如图甲所示，则该凸透镜的焦距为______cm；
(2)实验前，应先调整烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度上，这是为了______；
(3)如图乙所示，在光屏上得到一个清晰的像，该像是倒立、______（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像，这是______（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）的工作原理；
(4)若保持凸透镜的位置不变，只调换蜡烛和光屏的位置______（选填“仍能”或“不能”）在光屏上得到清晰的像；
(5)现将蜡烛向左移动一小段距离，发现光屏上的像变模糊。为使像重新变清晰，可以只将光屏向______（选填“左”或“右”）移动；
(6)近期报道显示，森林中的矿泉水瓶（内有剩余水）可能引发火灾。这是因为装水的矿泉水瓶相当于______（选填“凸透镜”或“凹透镜”），对太阳光有______作用，使焦点处温度升高，达到可燃物着火点而引发火灾。
【变式1】根据光通过黑箱前后的方向（如图所示），判定黑箱内所用光学元件的种类及放置位置，每个黑箱中有两个光学元件，请在图中相应的位置画出元件的符号。
【变式2】光刻技术的工作原理如图所示，用紫外线照射镂空掩膜，调整镂空掩膜、缩图透镜的位置，恰好能在硅片上成极小的清晰的像，从而实现集成电路的“光刻”。下列关于“光刻”的说法不正确的是（　　）
A．用紫外线照射，是因为它穿透能力强
B．要使硅片上的像变大，需要将镂空掩膜向下移动
C．缩图透镜对照射过来的紫外线具有发散作用
D．硅片与缩图透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间
题型二 凸透镜的成像规律
【典型例题】小伟在“探究凸透镜成像的规律”的实验中：
(1)实验台上有一个凸透镜和一个凹透镜，小伟将他们同时放在阳光下，看到的现象如图甲所示，则______（选填“左边”或“右边”）的透镜是凸透镜；
(2)小伟让一束平行于主光轴的平行光线经过凸透镜，移动光屏，某时刻在光屏上找到一个最小、最亮的光斑如图乙所示，则该凸透镜的焦距是______cm；
(3)取下平行光源，保持凸透镜的位置不变，把点燃的蜡烛放在光具座20cm刻度线处，移动光屏，会在光屏上得到一个清晰的倒立、______（选填“放大”、“缩小”或“等大”）的实像；
(4)当蜡烛移到45cm刻度线的位置时，应该在凸透镜的______（选填“蜡烛”或“光屏”）一侧透过凸透镜观察像；
(5)小伟做完实验，他把凸透镜换成一个中间带针孔的硬纸板，其他器材不变，在黑暗的环境能看到光屏上成了像，该成像的原理是______。要使光屏上像变大，可采取的操作是______。
【变式1】小明在“探究凸透镜成像的规律”实验中：
(1)使凸透镜所成的像位于光屏的中央，应调节烛焰和光屏的中心位于凸透镜的______上。
(2)当蜡烛、透镜和光屏的位置如图-1所示时，光屏上成清晰的像。由此可知，该透镜的焦距为______cm。
(3)固定图-1中透镜的位置不变，他将蜡烛移到35cm刻度线处，将光屏移到80cm刻度线处看到清晰的像，此像的性质是倒立、______的实像，生活中的______应用了此成像规律。若此时将蜡烛移到20cm刻度线处，则应将光屏移到______cm刻度线处，光屏上能再次呈现清晰的像。
(4)实验结束后，小明将凸透镜紧靠书上的鹦鹉图片（如图-2），然后将透镜逐渐远离书的过程中，通过凸透镜观察到三个不同的像（如图-3），则三个像出现的先后顺序是______。
【变式2】某兴趣小组利用透明橡皮膜、注射器、乳胶管、止水夹等器材制成形状可改变的水透镜进行以下探究实验，装置如图所示。
(1)在探究凸透镜对光线的作用时，先在两个透明长方体玻璃容器中喷入蚊香烟雾，然后将水注入橡皮膜制成水透镜，再将其放在两个玻璃容器之间，如图甲所示。让一束光沿箭头方向射入玻璃容器，经水透镜折射后光将____（选填“偏离”或“偏向”）主光轴。上述实验在玻璃容器中喷入蚊香烟雾的目的是________；
(2)图乙中烛焰清晰的像成在光屏上方为使像成在光屏中央，应将水透镜____（选填“向上”或“向下”）移动；
(3)保持水透镜的形状不变，依次改变蜡烛的位置，并移动光屏呈现清晰的像，记录数据如表所示。根据表中数据可推断此水透镜的焦距为____cm，推断的依据是____。
次数 1 2 3 4 5
物距（cm） 30.0 15.0 10.0 7.5 6.0
像距（cm） 6.0 7.5 10.0 15.0 30.0
题型三 透镜的应用
【典型例题】小明利用凸透镜和硬纸板制作照相机模型，将两个粗细相差很小的纸筒套在一起，并且可以前后滑动，在一个纸筒的一端嵌入一个凸透镜，另一个纸筒的一端蒙上一层半透明薄膜，如图所示。
(1)在较暗的室内，把_____对着明亮的室外，拉动纸筒，改变透镜和半透膜之间的距离，可以在___上看到室外景物清晰的像，如果把_____换成感光胶片，就可以得到照相机底片了。（均选填“凸透镜”或“半透膜”）
(2)小明观察了一下半透膜上成的像，分析后得出结论这个像是光在同种均匀介质中沿直线传播形成的，你认为小明的结论是否正确____（选填“正确”或“不正确”），理由是____________。
【变式1】测绘人员绘制地图时，常常需要在高空的飞机上向地面照相，称为航空摄影。若航空摄影照相机的镜头焦距为50mm，则底片到镜头间的距离为（　　）
A．100mm以外 B．50mm以内
C．略大于50mm D．恰为100mm
【变式2】如图所示，为商场中经常看到的广告投影灯及其内部结构示意图。其中广告片应位于镜头的一倍焦距和二倍焦距之间。为了在地面上得到更大的、清晰的广告图像，应使广告片与凸透镜的距离_______，投影灯与地面的距离_______（均选填“增大”或“减小”）。
题型四 眼睛和眼镜
【典型例题】6月6日是我国的“爱眼日”。在“爱眼护眼”宣传活动中，同学们搜集到了以下图片。下列说法正确的是（　　）
A．图甲所示眼球好像一架照相机，晶状体和角膜的共同作用相当于凹透镜
B．图乙所示视力正常的人看远处物体时，物体在视网膜上成正立、缩小的实像
C．图丙所示是近视眼的成像原理，应戴合适的凹透镜进行矫正
D．图丙所示的眼睛看不清近处的物体，只能看清远处的物体
【变式1】如图是当下很流行的“自动变色近视眼镜”，其镜片中掺入了对紫外线非常敏感的特殊材料，紫外线照射越强，镜片的颜色会变得越深，镜片的透光度将______（选填“增强”、“减弱”），从而避免强光对眼睛的伤害，当回到光照较弱的室内，镜片又会恢复到无色透明的状态；视力正常的同学戴上该眼镜时会感到有些眩晕，看周围物体也会变得模糊，这是因为该眼镜是______（选填“凹透镜”、“凸透镜”），戴上眼镜后，本来可以清晰成在视网膜上的像此时会聚到了视网膜的______（选填“前”、“后”）方。
【变式2】小明发现平时不戴眼镜的门卫大爷在看报时却要戴着眼镜才能看清，图中____图反映门卫大爷的病症，反映出门卫大爷的眼睛晶状体_____（选填“厚”或“薄”），____图反映门卫大爷视力矫正原理。（均选填“甲”或“乙”或“丙”或“丁”）
1．电影院放映电影过程中涉及到很多光学知识，下列说法正确的是（　　）
A．从放映机射向银幕的光是沿直线传播的
B．光射到银幕上发生了镜面反射
C．银幕上的像是正立放大的虚像
D．银幕上正从地平线升起的红日是光源
2．如图所示，是近视眼和远视眼的成因及矫正示意图，其中表示近视眼成因及矫正的是（　　）
A．（1）（2） B．（1）（4） C．（3）（2） D．（3）（4）
3．元旦，小廖乘坐汽车去天台山观日出。如图所示，当汽车在AB路段行驶时，司机看不到BC路段的情况；为了看到BC路段的情况，减少事故的发生，人们利用光的规律，在公路急拐弯B处装上（　　）
A．平面镜 B．凸透镜 C．凸面镜 D．凹面镜
4．在“探究凸透镜成像的规律”实验中，实验桌上有光具座、蜡烛、光屏、焦距分别为和的凸透镜和等器材，小明先将蜡烛、凸透镜、光屏正确安放在光具座上，如图所示。下列说法正确的是（　　）
A．若凸透镜是，小明能在光屏上看到烛焰清晰的像
B．若凸透镜是，小明在透镜前加一合适的凸透镜，光屏上能出现烛焰清晰的像
C．若凸透镜是，小明将光屏在光具座上移动，光屏上能出现烛焰清晰的像
D．若凸透镜是，小明在透镜前加一合适的凹透镜，移动光屏，能出现烛焰清晰的像
5．长时间看手机屏幕容易导致视力下降，如图所示的四幅图是眼球成像及视力矫正的示意图，其中属于近视眼的成因及其矫正的是（ ）
A．甲、乙 B．甲、丁 C．丙、乙 D．丙、丁
6．小方同学做“探究凸透镜成像规律”实验，当蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图所示时，光屏上得到了清晰的像，则下列说法正确的是（　　）
A．所成的像是倒立、缩小的虚像
B．该成像原理与投影仪的成像原理相同
C．把蜡烛向左移动，向右移动光屏可得到清晰的像
D．把蜡烛与光屏交换位置，光屏上可成倒立、放大的实像
7．为了测量某凸透镜焦距，小华先在纸上画一个小于透镜大小的圆环，如图所示，将凸透镜正对太阳光，在其下方距透镜8cm处的白纸上的光斑恰好与圆环重合，将该透镜靠近白纸垂直移动6cm时，此时白纸上的光斑再次与圆环重合，此过程中光斑的大小______（选填“先变小后变大”或“先变大后变小”），通过计算可以得出该凸透镜的焦距为______cm。
8．如图所示探究凸透镜成像规律，记录并绘制物距u与像距v之间的关系图像，则该凸透镜的焦距是______cm，当时，成像特点与______（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）相同。
9．如图所示，在“探究凸透镜成像规律”的实验中，凸透镜焦距为20cm，此时在光屏上得到一个清晰的像，若将蜡烛和光屏的位置互换，则光屏上成一个倒立、________的像；若将图中蜡烛移到10cm处，移动光屏可得到一个倒立、________的像．
10．如图所示，错误的学习姿势会导致近视眼，下列四幅图中，正确表示近视眼成像情况的是______图；正确表示近视眼矫正情况的是______图。
11．小明检查视力时发现他只能看清视力表最上面三排（如图甲），则他患有______（选填“近视眼”或“远视眼”）。现有一种通过在透明薄膜中注入或抽出光学液体来改变镜片厚度的眼镜，如图乙所示，则小明矫正视力时应选择镜片_____（选填“a”或“b”）。请你为小明提出一条健康用眼的建议：_____________________________________ 。
12．如图为某同学探究凸透镜成像规律实验时的情景，此时光屏上呈现了烛焰清晰的像（像未画出），该像是倒立、______（选填“放大”“等大”或“缩小”）的实像。实验中，该同学将自己的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，发现光屏上原来清晰的像变得模糊。将光屏适当远离凸透镜后，光屏上再次出现清晰的像，由此可判断小华佩戴的是______（选填“近视”或“远视”）眼镜。
13．如图所示，为凸透镜的焦点，请在图中画出点发出的两条光经过凸透镜后的折射光线，并画出点的像。_________
14．如图所示，F是凸透镜的焦点，S是蜡烛火焰上的一点，请根据凸透镜的特殊光线作出S的像S'，保留作图痕迹。
15．小霞同学在探究完凸透镜成像规律后，想到可以利用激光探究光线经过凸透镜的光路变化，于是好学的她开始了实验。请帮她完成光路（分别画出折射光线和入射光线）。
16．凸透镜成实像时的物距u、像距v和焦距f之间满足的关系。透镜焦距的倒数叫做透镜的焦度，用表示，即（此式中的f以米为单位），平常我们说的眼镜片的度数就是镜片的焦度乘以100的值。
(1)当一个物体距离凸透镜u=27cm时，另一侧距离凸透镜v=54cm的光屏上正好呈现清晰的像，则该凸透镜的焦距是多少厘米？此时所成像的特点是怎样的？
(2)若某人所戴的眼镜是度数为500度的远视眼镜，则该眼镜镜片的焦距是多少厘米？
17．在研究凸透镜成像的实验过程中，细心的同学发现，当成实像时物距（u）、像距（v）和焦距（f）间存在着一定的关系，进一步对数据进行研究发现，要成清晰的实像必须满足：。求：
(1)若现用一焦距为10cm的凸透镜做成像实验，当物距为14cm时，此时光屏应在透镜右侧距透镜多少cm的地方才能成清晰的像？
(2)若在（1）的条件下将蜡烛远离透镜1cm，则光屏应该向左端移动多少cm才能再次成清晰的像？
18．如图所示，小明用自制的水透镜来探究凸透镜成像规律。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。
(1)实验前，小明将点燃的蜡烛、水透镜、光屏依次放在光具座上，并调节烛焰、光屏的中心在水透镜的：___________上；
(2)小明移动蜡烛、水透镜和光屏至图1所示位置时，恰能在光屏上看到清晰的像，此像是倒立___________（选填“放大”、“等大”或“缩小”）的像；若从水透镜里抽适量水，应向___________（选填“左”或“右”）适当移动光屏，光屏可再次呈清晰的像，跟原来相比， 像变___________（选填“大”或“小”）了；
(3)接（2）题，若将凸透镜看作眼球的晶状体、光屏看作视网膜，将一块眼镜镜片放在光源和凸透镜之间，就像给眼睛佩戴上了眼镜，向左适当移动光屏，光屏上再次呈清晰的像；取下眼镜镜片，光屏上的像变模糊了，这就类似于___________视眼所看到的景象。
19．小林在课后探究了“凸透镜成像的规律”。
（1）如图甲，一束平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小、最亮的光斑；
（2）如图乙，光屏上呈现清晰的像，此像的性质是倒立、 _________的实像。在放大镜、照相机和投影仪中，成像原理与其相同的是____________；
（3）调整蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图丙所示，则人眼按_______（选填“A”、“B”或“C”）所示的方式能观察到烛焰放大的像；
（4）完成上述实验后小林发现了一个中空的玻璃砖，中空部分的形状犹如一个凸透镜，如图丁所示。如果有一束平行光从左侧垂直入射玻璃砖，从右侧出射之后，是_________（选填“会聚”或“发散”）光束。
20．实验小组利用图所示的实验装置探究“凸透镜成像规律”。该实验小组使用的凸透镜的焦距是10cm。
(1)调节器材高度时，应点燃蜡烛，调节烛焰、凸透镜和光屏，使它们的中心大致在______，可以使像成在光屏中央。
(2)当蜡烛放在如图所示位置时，调节光屏至适当位置，可以在光屏上观察到一个倒立、______的实像，利用该成像规律制成的光学仪器是______（写出一种即可）。
(3)如果将蜡烛在图中的基础上远离透镜，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向______（选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动，此时将观察到______（选填“更大”或“更小”）的像。
(4)换用一个焦距为8cm的凸透镜放在光具座50cm刻度处，其他元件位置不动，为使光屏上再次得到清晰的像，可在蜡烛和凸透镜之间放置一个______（选填“凸透镜”或“凹透镜”）。21世纪教育网(www.21cnjy.com)
21世纪教育网(www.21cnjy.com)

展开更多......

收起↑