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第四讲 透镜及其应用
考点一 凸透镜和凹透镜
厚
　薄
薄
　厚
会聚　
发散
项目 凸透镜 凹透镜
形状 中间____，边缘____ 中间____，边缘____
对光的作用 ________作用 ________作用
焦点 两个实焦点 两个虚焦点
典型光路



实际应用 　照相机、投影仪、放大镜、远视眼镜 　近视眼镜
成像情况 　倒立、缩小、实像；倒立、等大、实像；倒立、放大、实像；正立、放大、虚像 　正立、缩小、虚像
2. 测量凸透镜焦距的方法：
将凸透镜正对太阳光(太阳光可以看成平行光，使太阳光平行于凸透镜的主光轴)，下面放一张白纸，调节凸透镜到白纸的距离，直到白纸上光斑最小、最亮为止，然后用刻度尺量出凸透镜到白纸上光斑中心的距离就是凸透镜的焦距。
温馨提示：
（1）凸透镜表面的凸起程度决定凸透镜的焦距；
（2）会聚作用是指从凸透镜折射出的光线比原光线更加向主光轴会聚，但不一定会聚到一个点；发散作用是指从凹透镜折射出的光线比原来的光线更加偏离主光轴。
（宜宾中考）如图所示，将一个凸透镜正对太阳，其下方20cm处的白纸上呈现出一个较小的光斑，这个现象提示我们：凸透镜对光有会聚作用；若将该透镜向纸面再靠近一小段距离的过程中，光斑一直变小，由此可以判断该透镜的焦距一定_________20cm（选填“大于”“等于”或“小于”）。
小于
【分析】（1）太阳光可以看作是平行光，经过凸透镜折射后形成最小最亮光斑，表明光线会聚；
（2）太阳光是平行光，凸透镜正对阳光，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚到主光轴上一个最小、最亮的点，这点是凸透镜的焦点。
【解答】 将一个凸透镜正对太阳，其下方的白纸上呈现出一个较小的光斑，说明凸透镜对光有会聚作用；如图所示，F点为焦点，白纸最初距凸透镜20cm；若将该透镜向纸面再靠近一小段距离，相当于白纸向左移动一小段距离，已知光斑一直变小，结合下图可知，该透镜的焦距一定小于20cm。
【点评】
本题是探究凸透镜的会聚作用，同时考查凸透镜成像规律及其应用，掌握凸透镜成像的特点是凸透镜成像习题中重要依据，一定要熟练掌握。
(白银中考) 如图所示，F为凸透镜L的焦点，OO′为凸透镜的主光轴，AB为射向凸透镜且过焦点的光线，在凸透镜的右侧有一平面镜MN和主光轴OO′成45°，请画出经凸透镜折射后和经平面镜反射后的完整光路图。

【分析】①平面镜和凸透镜的关系是：平面镜和主光轴相交45°角放置，经凸透镜折射后的光线与主光轴平行；
②对于凸透镜：过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点；
③对于平面镜：反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角，折射光线与平面镜成45 °。
【解答】解：过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴；折射光线与平面镜成45度角射到平面镜上，根据反射角等于入射角，画出反射光线，如下图所示：

【点评】①凸透镜有三条特殊光线：过光心的光线其传播方向不变；过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点。
②光的反射定律的内容是：反射光线、入射光线、法线在同一个平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。
考点二 凸透镜成像的规律及其应用
倒立
缩小
倒立
等大
倒立
放大
正立
放大
温馨提示：
（1）一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；
（2）物近像远像变大；（成实像时）
焦距以内反变化；（成虚像时）
（3）像距大，成大像；（当像距大于物距时，成放大的像）
像距小，成小像。（当像距小于物距时，成缩小的像）
凸透镜成像规律助记口诀
(湖州中考) 小华在研究凸透镜成像规律时，将平行光正对凸透镜照射，另一侧的光屏移动到距凸透镜10厘米处时，得到一个最小最亮的光斑。接着把光源换成蜡烛，调整好相关器材的高度，将凸透镜固定在光具座中央50厘米刻度线处，移动蜡烛到光具座的左端并点燃，再移动光屏至如图所示位置时，在光屏中央得到一个清晰的像。保持凸透镜位置不变，通过移动蜡烛及光屏的位置，下列成像情况符合实际的是（　　）



A．若蜡烛放置在10厘米刻度线处，移动光屏，在光屏上都不能呈清晰的像
B．若蜡烛放置在30厘米刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈清晰缩小的像
C．若蜡烛放置在35厘米刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈清晰放大的像
D．若蜡烛放置在45厘米刻度线处，移动光屏，可在光屏上呈清晰放大的像
C
考点三 眼睛与眼镜
1.眼睛与照相机
? 眼　　睛 照相机
成像元件 晶状体、角膜、 凸透镜
视网膜 光屏
调节进入
光线的强弱 瞳孔 光圈
短
长
2.近视眼和远视眼及矫正
焦距 　通过调节晶状体厚薄自动调节焦距 比正常眼的焦距____(选填“长”或“短”) 比正常眼的焦距____(选填“长”或“短”)
项目 正常眼 近视眼 远视眼
外形



　前
　后
凹
　凸
温馨提示：
正常眼的远点在无限远处，近点在10厘米处，明视距离为25厘米。
对光线作用 　近处、远处物体的像成在视网膜上 　对光线折射本领大，远处物体的像成在视网膜______ 　对光线折射本领小，近处物体的像成在视网膜______
矫正
方法 　配戴____透镜 　配戴____透镜
（陕西中考）6月6日是全国爱眼日。眼球中晶状体和角膜的共同作用相当于 透镜。视力正常的人看物体时，物体在视网膜上成 （选填“正立”或“倒立）缩小的实像。近视眼需佩戴 透镜矫正视力。
　凸　
　倒立
　凹　
【解析】人的眼睛像一架神奇的照相机，晶状体和角膜相当于凸透镜，外界物体在视网膜上成倒立、缩小的实像。近视眼的晶状体较厚，会聚能力较强，看远处的物体时，将像成在视网膜的前面，需戴凹透镜矫正。
考点四 显微镜与望远镜
1.显微镜的结构与作用
物体→物镜
目镜
最终所成的像是放大倒立的虚像。
眼睛，
2.望远镜的结构与作用
目镜
最终所成的像是缩小、倒立的虚像。
物体→物镜
眼睛，
(呼和浩特中考) 在玻璃板下放置一个用眼睛看不清楚的小物体，把一滴水滴在小物体正上方的玻璃板上，水滴就是一个放大镜，如果还看不清小物体，再拿一个凸透镜位于水滴正上方，调节镜与水滴间的距离，就能看清玻璃板下的小物体。此时看到的是小物体的___________的（选填“正立”或“倒立”），__________的（选填“放大”或“缩小”）_______像（选填“实”或“虚”），这个组合与__________（选填“望远镜”或“显微镜”）的原理相同。
　正立　
　放大　
　虚　
　显微镜　
【分析】（1）根据小水滴起到了放大镜的作用和透镜中间和边缘的厚薄判断是凸透镜还是凹透镜，从而确定成像特点。
（2）根据显微镜的工作原理解答此题：显微镜的物镜相当于投影仪的镜头，使物体成倒立、放大的实像；目镜的作用相当于一个放大镜，使物镜成的实像，通过目镜再成一个正立、放大的虚像，经过两次凸透镜的放大作用，使微小的物体放大许多倍。
【解答】
（1）因为小水滴中间比边缘厚，所以小水滴就相当于凸透镜，小物体在凸透镜的一倍焦距以内，成正立、放大的虚像；
（2）拿一个放大镜位于水滴的上方，小水滴相当于显微镜的物镜，物体在凸透镜的一倍焦距以内，能成一个倒立、放大的虚像，放大镜相对于显微镜的目镜，它们的共同作用相当于显微镜，所以更能看清玻璃板下的微小物。
【点评】
本题考查了显微镜的构造及原理，采用显微镜这个实例作为突破口，对于凸透镜的成像规律是一个较高的应用，了解物镜和目镜的成像原理是解答此题的关键。
实验 探究凸透镜成像规律
1.实验器材
凸透镜、光具座、蜡烛、火柴。
2.实验过程
(1)将蜡烛、凸透镜、光屏从左往右依次放置在光具座上,并将烛焰、凸透镜和光屏的中心调在同一高度。
(2)根据凸透镜的焦距调整蜡烛到凸透镜的距离分别为二倍焦距外、一倍焦距至二倍焦距间的两个不同的区域，并移动光屏找到清晰的像；调整蜡烛到凸透镜的距离在一倍焦距内，从透镜一侧透过凸透镜观察烛焰的像，并得出像的大小、正倒立等性质。
3.凸透镜成像规律
（1）凸透镜成像时，若镜头有污点或者遮挡凸透镜的一部分，依然可以成完整的像，只不过像变暗了。
（2）凸透镜成倒立的实像时，凸透镜位置不变，蜡烛与光屏的位置互换，光屏上依然成倒立的实像，只不过原先放大的实像变成缩小的实像，原先缩小的实像变成放大的实像。
（3）随着实验的进行，像在光屏上的位置越来越高。
（4）像的位置在光屏上偏高时，有三种调整方法：①将光屏向上移动；②将蜡烛向上移动；③将凸透镜向下移动。
(吉林中考) 小明同学在实验室利用光具座“探究凸透镜成像规律的实验中：
（1）元件摆放位置如图所示，在光屏中心呈现出清晰的烛焰的像，由此可知透镜焦距为_________cm。
（2）保持透镜和光屏的位置不动，把蜡烛放在刻度尺的15cm处，可在蜡烛和凸透镜间合适位置添加一个焦距恰当的__________透镜，仍能在光屏上承接到烛焰清晰的像；若不添加透镜，适当移动光屏可承接到一个倒立的、____________的实像；
（3）在实验中，小明更换了一个凸透镜，使三者还处于如图所示的位置，并使三者中心在同一高度，在透镜右侧无论怎样移动光屏都无法承接到烛焰的像（光具座足够长），出现这种现象的原因可能是__________________。（写出一种原因即可）

　10.0　
　凹透镜　
　放大　
　物距小于焦距　




理解凸透镜成像规律的四各方法
凸透镜成像是光学中部分的重点知识，也是我们学习过程中感觉难度大的部分，熟练地理解和记忆成像规律是非常重要的. 凸透镜成像规律知识容易混淆，有的学生作题时总是对教材或笔记才能完成．为了加强记忆，我们可以采取多种手段灵活理解凸透镜成像规律．
1.简图法

结合简图，注意突变点，比较物距和像距的变化范围及应用．


2.作图法




通过作图，加深对成像大小、倒正、虚实的理解，从图上看，一目了然。
3.列表法

物距 u 像 的 性 质 像距 V 应用
倒立或正立 放大或缩小 实像或虚象
u〉2f 倒立 缩小 实像 F〈v〈2f 照相机
U＝2f 倒立 等大 实像 V＝2f
F〈u〈2f 倒立 放大 实像 V〉2f 幻灯机
U＝f 倒立 不 成 像
U〈f 正立 放大 虚象 v〉u 放大镜
通过列表对比，将规律分解细化，给学生留下一个明显印象。
４.口诀法
二倍焦距物像等，内大外小实像成
　　　　　　 　一倍焦距像不成，内虚外实分界明
　　　　　　　 实像倒着虚象正，物近像远像变大
　　　　　　　 记住两个突变点，物近像远像变大
学生记起来顺口，自然而然地记住成像规律。
总之，对于凸透镜成像规律，不同角度有不同的理解，不同的尝试有不同的体验，多思考，多尝试是我们学好物理的常用并有效的方法．





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显微镜与望远镜的原理及异同
一、显微镜
1、显微镜的组成：主要有 、 两个部分，物镜是一个相当于 镜的透镜组，其焦距很短；目镜是一个相当于 镜的透镜组，其焦距很长。它们主光轴位于同一直线上。
# 显微镜结构简称——显物小
2、显微镜使用时，物体（处于物镜焦点外的近处）发出的光线经物镜折射后在物镜的 成一个 实像A，同时实像A处于目镜的焦点以内，因此，实像A经目镜又成一正立的放大的虚像B（所说的正立放大是相对于物体的实像A），这样两次放大，最后的像相对于物体是 像，用眼可以观察。
# 显微镜成像情况简称——大实大虚

二、望远镜
1、望远镜主要也是由 、 组成，物镜是一个焦距较大的凸透镜，目镜是个焦距小于物镜的凸透镜，它们光轴位于同一直线上，物镜与目镜的焦点是 的。
# 望远镜结构简称——望物大
2、使用时，物体（处于物镜二倍焦距外）发出的光线经物镜后在 成一个 实像A，同时实像A处于目镜的焦点以内，因此，实像A经目镜又成一正立的放大的虚像B（所说正立放大是相对于 ），经过一次缩小一次放大，最后的像相对于物体本身是 像，但像距人眼距离近，视角增大，便于用眼仔细观察。
#望远镜成像情况简称——小实大虚
三、显微镜与望远镜的相同点：
（1）都是先成 像，后成 像
（2）他们的目镜都相当于放大镜—— 像
四、显微镜与望远镜的不同点：
（1）显微镜的物镜相当于 机—— 实像
（2）望远镜的物镜相当于 机 —— 实像
（3）显微镜的放大倍数：物镜放大倍数 目镜放大倍数，而望远镜则不是。
（4）显微镜物镜焦距 目镜焦距，望远镜物镜焦距 目镜焦距。简称—显物小，望物大。

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