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（3）透镜及其应用
透镜：由透明材料磨制而成的，两个折射面都是球面，或一面是球面另一面是平面的透明体。
（1）凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜叫凸透镜。
凸透镜对光线具有会聚作用，因此凸透镜又称为会聚透镜。
（2）凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜叫凹透镜。
凹透镜对光线具有发散作用，因此凹透镜又称为发散透镜。
分类 凸透镜 凹透镜
图示
透镜的光心和主光轴
主光轴：通过两个球面球心的直线，用“点划线”表示。
光心：主光轴上有个特殊的点，透过它的光的传播方向不变，这个点叫作透镜的光心，即下面两图中的 O 点。
凸透镜 对光的作用 对光具有会聚作用，所以凸透镜又叫会聚透镜
理解 凸透镜对光具有会聚作用，但经过凸透镜的折射光线并不一定会聚到一点，只是折射光线比入射光线更靠近主光轴，即通过凸透镜的光向主光轴方向偏折
示意图
凹透镜 对光的作用 对光具有发散作用，所以凹透镜又叫发散透镜
理解 凹透镜对光具有发散作用，指的是入射光线经凹透镜折射后，折射光线比入射光线更偏离主光轴
示意图
凸透镜 凹透镜
焦点 凸透镜能使跟主光轴平行的光会聚在主光轴上的一点，这个点叫作凸透镜的焦点，用F表示。凸透镜两侧各有一个焦点 凹透镜能使跟主光轴平行的光变得发散，且这些发散光线的反向延长线相交在主光轴上的一点，这个点叫作凹透镜的虚焦点，用F表示。凹透镜两侧各有一个虚焦点
焦距 焦点到凸透镜光心的距离叫作焦距，用f表示，凸透镜两侧的两个焦距相等 虚焦点到凹透镜光心的距离叫作焦距，用f表示，凹透镜两侧的两个焦距相等
示意图
透镜 入射光线 折射光线 图例
凸透镜 经过光心 传播方向不变，如图中光线①
平行于主光轴 经过另一侧的焦点，如图中光线②
经过焦点或从焦点发出 平行于主光轴射出，如图中光线③
凹透镜 经过光心 传播方向不变，如图中光线①
平行于主光轴 反向延长线交于另一侧的虚焦点，如图中光线②
射向凹透镜另一侧虚焦点 平行于主光轴射出，如图中光线③
实验 探究凸透镜成像的规律
实验器材：光具座、蜡烛、凸透镜、光屏（作用是承接实像）等。
实验装置图
设计实验和进行实验
（1）实验前，点燃蜡烛，调节烛焰、凸透镜和光屏三者的中心大致在同一高度。（目的是使烛焰通过凸透镜所成的像呈现在光屏的中央，便于观察和比较像与物体的关系）
（2）将蜡烛从距凸透镜较远处逐渐移近凸透镜，分别使、、、和的同时左右移动光屏，观察在光屏上能否出现烛焰的像，若能成像，记录成清晰的像时像的特点。
分析与论证
（1）当时，，成倒立、缩小的实像。
（2）当时，，成倒立、等大的实像。
（3）当时，，成倒立、放大的实像。
（4）当时，不成像。
（5）当时，成正立、放大的虚像。
交流和讨论
（1）凸透镜焦距的测量：
①用于主光轴平行的光照射凸透镜，在凸透镜的另一侧移动光屏，当光屏上出现最小、最亮的光斑时，测出该光斑到凸透镜光心的距离，该距离为凸透镜的焦距。
②当物体经凸透镜在光屏上成倒立、等大的实像时，物距或像距的一半为凸透镜的焦距。
（2）实验中，蜡烛因燃烧变短，光屏上烛焰的像会向上移动，使烛焰的像重新回到光屏中央的操作：将蜡烛向上移动，或将光屏向上移动，或将凸透镜向下移动，或将凸透镜和光屏同时向下移动。
（3）若在光屏上找不到烛焰的像，则可能的原因：
①烛焰、凸透镜和光屏三者的中心不在同一高度。
②蜡烛刚好位于凸透镜的焦点上或在凸透镜一倍焦距内。
③蜡烛在凸透镜一倍焦距外，但太靠近焦点，像距太大，像的位置超出了光具座的范围。
（4）光屏上成清晰的像时，对调蜡烛和光屏的位置，光屏上仍能成清晰的像，说明光发生折射时，光路是可逆的。
（5）用纸板遮住凸透镜的一部分，光屏上形成较暗但完整的像。
（6）若在烛焰和凸透镜之间放一近视（或远视）眼镜片，为了在光屏上仍得到清晰的像，则应将光屏向远离（或靠近）凸透镜的方向移动，或将蜡烛向远离（或靠近）凸透镜的方向移动。
（1）成像原理：来自物体（人或景物）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。
（2）成像光路：如图所示。
（3）成像特点：倒立、缩小的实像。
（1）成像原理：投影仪的镜头是一个凸透镜，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。
（2）成像光路：如图所示。
（3）成像特点：倒立、放大的实像。
（1）成像原理：放大镜也是一个凸透镜。把放大镜放在物体跟人眼之间，适当调整距离，我们就能看到物体放大的像。
（2）成像光路：如图所示。
（3）成像特点：倒立、放大的虚像。
实像 虚像
特点 由实际光线会聚而成，能被光屏承接，人眼可以直接观察到 不是由实际光线会聚而成，不能被光屏承接，人眼可以直接观察到
实例 小孔成像、照相机成像、投影仪成像 平面镜成像、放大镜成像
拓展 实像总是倒立的，虚像总是正立的
物距（u） 像的性质 像距（v）
正倒 大小 虚实
倒立 缩小 实像
倒立 等大 实像
倒立 放大 实像
不成像，光屏上呈现圆形光斑 ——————
正立 放大 虚像
巧记 凸透镜成像的规律：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小。虚像同侧正，实像异侧倒。成实像时，物近像远像变大；成虚像时，物近像近像变小。
显微镜 望远镜（开普勒望远镜）
结构 物镜、目镜均是凸透镜
原理 物镜：成倒立、放大的实像 目镜：成正立、放大的虚像 二次成像、两次放大 物镜：成倒立、缩小的实像 目镜：成正立、放大的虚像 二次成像、增大视角
焦距关系
正常眼 结构 晶状体和角膜的共同作用相当于凸透镜，视网膜相当于光屏
原理 被观看的物体位于角膜及晶状体这一“凸透镜”的二倍焦距以外，来自物体的光经过折射，会聚在视网膜上，得到一个倒立、缩小的实像
调节
近视眼 形成原因 晶状体太厚，折光能力太强，或眼球在前后方向上太长，来自远处某点的光会聚在视网膜前方
矫正
远视眼 形成原因 晶状体太薄，折光能力太弱，或眼球在前后方向上太短，来自近处某点的光会聚到视网膜后方
矫正
透镜焦距 f 的长短标志着折光本领的大小。焦距越短，折光本领越大。
1.透镜的焦度：通常把透镜焦距的倒数叫作透镜焦度，用表示，即
2.透镜的度数：透镜焦度乘以100的值叫作透镜度数，用D表示，即
远视眼的度数为正数，近视眼的度数为负数。
视角：被观察的物体两端到人眼光心所夹的角叫视角。如图所示视角的大小和物体到眼睛的距离有关，物体越大，或离眼睛越近，视角越大。
望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小，但它离我们的眼睛很近，再加上目镜的放大作用，视角就可以变得很大。
【易混易错】
易混易错点1：
通过凸透镜的光线不一定会相交；通过凹透镜的光线也可能相交。
易混易错点2：
凸（凹）透镜的成像原理是光的折射，凸（凹）面镜的成像原理是光的反射。
易混易错点3：
凸透镜所成的像，相对于物体而言，虚像总是正立的，实像总是倒立的。
易混易错点4：
实像既能用光屏承接，又可以用眼睛看到；虚像只能用眼睛看到，不能用光屏承接。
【答题技巧】
方法技巧1：凸透镜成像规律与图像结合
通过实验能够得到凸透镜成像时的像距v与物距u关系的图像，由图像可知成实像时物距逐渐减小，像距逐渐变大。根据凸透镜的成像规律可知，当v = u = 2f ，凸透镜成倒立、等大的实像，如图可知，此时v = u = 2f = 20 cm，因此该透镜的焦距f = 10 cm。
方法技巧2：不等式确定凸透镜的焦距范围
利用凸透镜成像的规律，列出物距和焦距、像距和焦距的关系不等式，解不等式就可以确定该凸透镜焦距的范围。
例如，探究凸透镜成像的规律实验时，当把烛焰移到距透镜18cm的位置时，在光屏上观察到倒立放大清晰的像。说明物体在一二倍焦距之间，列出不等式f＜18cm＜2f，解得9cm＜f＜18cm。则该凸透镜焦距范围是9~18cm。
方法技巧3：照相机、投影仪和放大镜的比较
照相机 投影仪 放大镜
物、镜距离 远 近 近
像、镜距离 近 远 -
像的性质 倒立、缩小的实像 倒立、放大的实像 正立、放大的虚像
物、像位置 透镜两侧 透镜两侧 透镜同侧
物、像变化 物体靠近镜头，像远离镜头，像变大；物体远离镜头，像靠近镜头，像变小 如果要使成的像变大，应使文字或图案离镜头近一些，屏幕离镜头远一些 放大镜适当远离物体，像变大；放大镜适当靠近物体像变小
【回归教材】
素材1　自制照相机(RJ八上P119)
小明利用硬纸板、一个焦距为10 cm的凸透镜，一些塑料薄膜以及一些必要的工具，制作了一个简易的模型照相机。 (1)制作方法：用硬纸板做两个粗细相差很小的纸筒，使一个纸筒刚好能够套入另一个纸筒内，并能前后滑动。在一个纸筒的一端嵌上凸透镜，另一个纸筒的一端蒙上　　　(选填“透明”“半透明”或“不透明”)的塑料薄膜。 (2)观察时，小明应选择　　　　(选填“亮”或“暗”)的物体作为观察对象。 (3)照相时，镜头离景物的距离至少要　　　　，才能在膜上看到清晰的像。
素材2　放大镜原理(RJ八上P120)
用一个焦距为10 cm的放大镜观察邮票细节。 (1)放大镜与邮票之间的距离应　　　　10 cm，此时观察到的像是　　　(选填“实”或“虚”)像。 (2)当把放大镜靠近邮票时，观察到邮票的像的大小会　　　　.
素材3　近视眼或远视眼(甲：RJ八上P128；乙：RJ八上P127)
每年6月6日是全国“爱眼日”。图中表示近视眼的是　　　　(选填“甲”或“乙”)图，近视眼应佩戴　　　　透镜制成的眼镜进行矫正。
【回归教材】答案：
1. (1)半透明　(2)亮　(3)大于20 cm
2. (1)小于　虚　(2)变小
3. 乙　凹

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