1、透镜及其应用全章复习与巩固(提高)【学习目标】1.识别凸透镜和凹透镜,知道凸透镜对光线的会聚作用和凹透镜对光线的发散作用;2.知道凸透镜的光心、主光轴、焦点和焦距;3.理解凸透镜成像规律;4.知道照相机、幻灯机、放大镜的成像原理;5.知道近视眼和远视眼的成因和矫正。【知识网络】【要点梳理】要点一、凸透镜和凹透镜1、透镜:中间厚边缘薄的透镜叫凸透镜;中间薄,边缘厚的透镜叫凹透镜 2、主光轴:通过两个球面球心的直线。3、光心(O):主光轴上有个特殊点,通过这个点的光线传播方向不改变。凸透镜 凹透镜4、焦点(F):凸透镜使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点。凹透镜使跟主光轴平行的光线发散,发散光
2、线的反向延长线会聚在主光轴上一点,这点叫凹透镜的虚焦点。5、焦距():焦点到凸透镜光心的距离。如图: 凸透镜 凹透镜6、对光线的作用:凸透镜对光线有会聚作用,也叫会聚透镜;凹透镜对光线有发散作用,也叫发散透镜。要点诠释:1、凸透镜有两个焦点,凹透镜有两个虚焦点;2、放在凸透镜焦点上的光源发出的发散光束,经过凸透镜折射之后变成平行光束,幻灯机、投影仪、舞台上的追光灯等仪器就是利用了这一原理;3、凹透镜的虚焦点,“虚”表示该点并不是实际光线的交点,而是逆着凹透镜折射光线的方向看去。要点二、凸透镜成像规律及应用1、凸透镜成像规律: 物的位置像的位置像的性质应用举例凸透镜u=(平行光)v=f像与物异侧
3、成一点测定焦距u2f2fvf缩小、倒立、实像照相机,眼睛u=2fv=2f等大、倒立、实像2fufv2f放大、倒立、实像投影仪u=fv=同侧不成像探照灯的透镜ufvf放大、正立、虚像放大镜凹透镜物在镜前任意处vU同侧缩小、正立、虚像2、口诀记忆:总结凸透镜成像规律,可简要归纳成“一焦分虚实,二焦分大小;成实像时,物近像远像变大;成虚像时,物近像近,像变小。”(1)“一焦分虚实”:物体在一倍焦距以内成虚像,一倍焦距以外成实像。(2)“二焦分大小”:物距小于二倍焦距,成放大的像,(焦点除外);物距大于二倍焦距成缩小的像。(3)“成实像时,物近像远像变大”:成实像时,物体靠近透镜,像远离透镜,像逐渐变
4、大。(4)“成虚像时,物近像近,像变小”:成虚像时,物体靠近透镜,像也靠近透镜,像逐渐变小。3、凸透镜成像应用:(1)照相机:镜头相当于凸透镜,来自物体的光经过照相机镜头后会聚在胶片上,成倒立、缩小的实像。 (2)投影仪:镜头相当于凸透镜,来自投影片的光通过凸透镜后成像,再经过平面镜改变光的传播方向,使屏幕上成倒立、放大的实像。 (3)放大镜:成正立、放大的虚像。 要点诠释:实像和虚像的区别:(1)成像原理不同:物体发出的光线经光学器件会聚而成的像为实像,经光学器件后光线发散,反向延长相交形成的像叫虚像。(2)成像性质上的区别,实像倒立的,虚像是正立的。(3)接收方法上的区别:实像既能被眼睛看
5、到,又能被光屏接收到,虚像只能被眼睛看到,不能被光屏收到。要点三、眼睛和眼镜1、近视眼:只能看清近处的物体,看不清远处的物体。2、成因:晶状体变得太厚,折射光的能力太强或由于眼球在前后方向上太长,来自远处的光会聚在视网膜之前,视网膜上得不到清晰的像。如图:3、矫正:佩戴合适的凹透镜 4、远视眼:只能看清楚远处的物体、看不清近处的物体。5、成因:晶状体太薄,折光能力太弱,或者是眼球在前后方向上太短,来自近处物体的光线发散程度较大,光会聚到了视网膜之后。6、矫正:佩戴合适的凸透镜 要点诠释:1、近视眼是因为眼睛调节能力减弱或是眼球前后过长造成的,近视眼应选用适当度数的近视镜片进行矫正,近视眼镜是由
6、凹透镜制成的。2、矫正远视眼,增强对光的折射作用。可配戴用凸透镜制成的远视眼镜,使入射的光线经凸透镜折射后进入眼睛,会聚点就能移到视网膜上,如图所示。要点四、凸透镜成像作图1、凸透镜的三条特殊光线:(1)通过光心的光线经凸透镜后传播方向不变如图甲;(2)通过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴如图乙;(3)跟主光轴平行的光线经凸透镜折射后过焦点如图丙。2、凹透镜的三条特殊光线:(1)通过光心的光线经凹透镜后传播方向不变如图甲;(2)射向凹透镜的光线如果其延长线通过虚焦点,则经凹透镜折射后平行于主光轴如图乙;(3)跟主光轴平行的光线经凹透镜折射后,折射光线的反向延长线过焦点如图丙。3、凸透
7、镜成像作图(1)成倒立缩小实像时,物距,像距如下图甲所示:(2)成倒立放大实像时,物距,像距如下图乙所示:(3)成正立放大虚像时,物距如下图丙所示:【典型例题】类型一、透镜对光线的作用1.两个完全相同的凸透镜L1、L2如图放置,其中AO1=O1B=BO2,过A点的一条光线经L1折射后按如图方向到达L2,则关于该光线再经L2折射后的去向,以下判断正确的是()A过L2的二倍焦距点 B过L2的焦点 C平行于L2的主光轴 D过L2的二倍焦距以外的点【思路点拨】因为AO1=O1B根据凸透镜成像规律,物体在2倍焦距处时物距等于像距,所以AO1是凸透镜L1的2倍焦距;L1、L2是相同的凸透镜,焦距相同,所以
8、BO2是L2的2倍焦距。【答案】A【解析】过主光轴上的一点A发出的光线,经过凸透镜折射后交于主光轴上一点B,并且A、B两点到光心的距离相等,可知:AO1和O1B为凸透镜的二倍焦距。因为两个透镜完全相同,且AO1=O1B=BO2,所以BO2也是凸透镜L2的二倍焦距,所以光线再经L2折射后仍过L2的二倍焦距点。【总结升华】过凸透镜二倍焦点的光线经凸透镜折射后仍过二倍焦点。这个规律可结合凸透镜的成像规律来帮助理解,当物距等于二倍焦距时,物距和像距相等。举一反三:【变式】往试管里注入清水,用橡皮塞堵住管口,留一稍大的空气泡。让阳光垂直照射试管,发现阳光透过空气泡在白纸上形成一橄榄状的暗影,如图所示,原
9、因是 ,用掌握的物理知识分析,阳光透过试管的其它部分,呈现在白纸上的是 。【答案】空气泡下的水相当于一凹透镜对光线起发散作用;一条与试管平行的亮线2.已知凸透镜L1的焦距为f1,凹透镜L2的焦距为f2,且f1f2。若把它们的主光轴重合相互平行放置,并适当调节两块透镜中心之间的距离,可使一束平行于主光轴的入射光通过这两块透镜后仍为平行光束。这时两块透镜中心间的距离为 。【答案】f1-f2【解析】左边放凹透镜,右边放凸透镜,让凸透镜与凹透镜的左端的焦点重合,此时该两块透镜中心间的距离为:f1-f2,如下图所示:【总结升华】题目考查了凸透镜、凹透镜对光线的作用,会画凸透镜的三条特殊光线:通过焦点的光
10、线经凸透镜折射后将平行于主光轴。平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点。过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变。举一反三:【变式】在光具座上自左向右依次竖直放置一个凹透镜、凸透镜和平面镜,两个透镜的主光轴重合,凸透镜的焦距为f,此时两个透镜之间的距离为L。在凹透镜的左侧有一水平平行光束通过两个透镜后入射到平面镜上,经平面镜反射后,反射光恰能沿原来的光路返回,据此可判断凹透镜的焦距为()Af BL Cf+L Df-L【答案】D类型二、作图题3.(资阳)如图所示,画出光线ab和Oc通过透镜前后的完整光路。【思路点拨】凹透镜的三条特殊光线:延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴。平
11、行于主光轴的光线经凹透镜折射后,其折射光线的反向延长线过焦点。过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变。【答案与解析】根据凹透镜的三条特殊光线的规律。入射光线平行于主光轴,则其折射光线的反向延长线过焦点;过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变。如图所示:【总结升华】在作凹透镜的光路图时,先确定所给光线的特点再根据透镜的三条特殊光线来作图。举一反三:【变式】如图所示,光线经凹透镜折射后的传播方向错误的是( )【答案】A类型三、凸透镜成像规律4.(山西)如图是小伟通过实验得到的凸透镜的像距v和物距u关系的图象,由图可知凸透镜的焦距是 cm;当物距为30cm时的成像特点可应用于 (填“照相机”、“
12、投影仪”或“放大镜”)【答案】10;照相机【解析】由图知,当物距为20cm时,像距也为20cm,根据凸透镜成像的规律,物距等于2倍焦距时,成倒立等大的实像,此时像距与物距相等,所以2f=20cm,则f=10cm;当物距为30cm时,即u2f,则由凸透镜成像规律可知,成倒立、缩小的实像,照相机就是根据此原理制成的。【总结升华】题目主要考查凸透镜成像的应用,要熟记凸透镜成像的规律,和成像的特点及像距与物距之间的关系。解决此题的关键是通过图象确定凸透镜的焦距。类型四、综合应用5.对以下四种现象的解释错误的是()甲:白纸上看到均匀较弱的光;乙:白纸上看到一个亮点;丙:白纸上看到一个中间暗周围亮的圆斑;
13、丁:白纸上只看到红光。A甲图现象说明玻璃既能透光又能反射光B乙图现象说明凸透镜对光有会聚作用C丙图现象说明凹透镜对光有发散作用D丁图现象说明红色玻璃能使光的强度增加【答案】D【解析】阳光经过无色玻璃后照到纸上仍然是弱的太阳光,说明无色玻璃可以透光,但也反射一部分光,说法正确,不符合题意;阳光经过凸透镜会在白纸上形成一个亮点,说明凸透镜对光线有会聚作用,说法正确,不符合题意;阳光经过凹透镜后光线被发散,所以看到纸上是周围亮,中间暗,说法正确,不符合题意;此现象说明红色玻璃只能透过红色的光,说法错误,符合题意。【总结升华】题目考查了知识的综合运用,凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用;当
14、光照到红色玻璃时,只能透过红色光,但照到无色玻璃时,阳光一部分被反射,一部分被透过。举一反三:【变式】如图所示,当用眼睛去观察镜子时,光束似乎是从M处发散开来的,则透镜的焦距是()A0.1m B0.2m C0.3m D0.5m【答案】A类型五、实验探究6.小王做“探究凸透镜成像规律”的实验。(1)他将凸透镜正对太阳光,在透镜的另一侧移动光屏,在距透镜10cm处,屏上呈现出最小最亮的光斑。(2)他把蜡烛、凸透镜和光屏放置在米尺旁。点燃蜡烛后,他还应调整火焰中心、凸透镜中心和光屏中心在 。(3)调整后,把烛焰放在距凸透镜16cm处时,在凸透镜另一侧前后移动光屏,会在光屏上得到一个倒立、 的实像;
15、(填光学仪器)就是利用这一成像规律工作的。(4)实验中,当小王用白纸遮掉凸透镜的上半部分时,光屏上成像的情况是 。A只出现烛焰的上半部分的像B只出现烛焰的下半部分的像C仍然是完整的像,只是变暗些D成像情况像不受任何影响【思路点拨】探究凸透镜成像的实验时,依次放蜡烛、凸透镜、光屏,三者在同一条直线上,三者的中心大致在同一高度,像才能呈在光屏的中心;凸透镜成像时,2fuf,成倒立、放大的实像,应用于幻灯机和投影仪;物体有无数点组成,物体上任一点射向凸透镜有无数条光线,经凸透镜折射后,有无数条折射光线会聚成该点的像,当遮住凸透镜的一部分,还有另外的部分光线,经凸透镜折射会聚成像。【答案】(2)同一高度;(3)放大;投影仪(4)C【解析】(2)蜡烛、凸透镜、光屏,三者在同一条直线上,三者的中心大致在同一高度,像才能呈在光屏的中心。(3)烛焰放在距凸透镜16cm处时,凸透镜的焦距是10cm,2fuf,成倒立、放大的实像,应用于幻灯机和投影仪。(4)遮住凸透镜的上半部,物体上任一点射向凸透镜的下半部,经凸透镜折射后,照样能会聚成像,像的大小不发生变化,折射光线减少,会聚成的像变暗。【总结升华】题目考查了凸透镜成像规律的探究实验。需要学生掌握凸透镜成像时的规律及特点要结合实际应用。实验过程中,光屏上不能正常成像,或成像不清晰,或成像不在光屏中央,能分析原因,并能解决。丫丫数学库