初一下复习材料：凸透镜成像.doc

初一下：凸透镜成像 复习材料一. 本周教学内容：科学探究：凸透镜成像眼睛与视力矫正神奇的眼睛二. 主要内容与基本要求：1. 知道凸透镜及其有关的概念。2. 知道凸透镜成像的一般规律，并能用来解决一些简单的问题。3. 了解眼睛的简单构造和眼睛视物的基本原理。4. 了解近视眼、远视眼的成因及其矫正的方法。5. 了解放大镜、显微镜、望远镜等光学仪器的用途。三. 重点：凸透镜成像的规律与实际应用。四. 难点：凸透镜成像的规律的识记与实际应用。【学习提示】1. 透镜人们根据光由一种介质进入另一种介质要发生折射，制成了透镜。根据透镜的外形，分为凸透镜和凹透镜。凸透镜：中央厚边缘薄的透镜凹透镜：中央薄边缘厚的透镜透镜的主光轴：通过透镜的两个球面球心的直线。透镜的光心：透镜的中心。2. 凸透镜对光的作用：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚于主光轴上一点，这个点叫做焦点，用F来表示。焦点到光心的距离叫做焦距，用f来表示。凸透镜有两个实焦点，左右各有一个。焦距没有实虚之分，一个透镜只有一个固定的焦距。由折射光路的可逆性可知，由焦点上发出的光线，经凸透镜折射后变成了平行于主光轴的光线。平行光源就是根据这个道理制成的。3. 凹透镜对光的作用：平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，变得发散，发散光线的反向沿长线会聚于主光轴上的一点，这个点叫做凹透镜的焦点。同样道理，射向凹透镜对面焦点的光线，经凹透镜折射后，变成了平行于主光轴的光线。4. 凸透镜成像规律：将物体（一般来说用的是烛焰）、凸透镜（焦距f已知）、光屏依次放在光具座上，使它们的中心大致在同一条直线上。并将凸透镜固定在某一位置，如40厘米处。然后在标尺上标出两个焦点的位置和两个二倍焦距处。将烛焰放在某一位置后，算出它到凸透镜的距离（物体到凸透镜光心的距离叫做物距，用字母u来表示），然后去移动光屏，直到在光屏得到一个清晰的像，此时光屏到凸透镜的距离叫做像距，用字母v来表示。让烛焰从远处一点点靠近凸透镜，即不断的减小u，看一下像的性质及其像距。总结出凸透镜成像的规律。（1）当u=2f时，凸透镜成倒立等大的实像，此时v=2f（2）当凸透镜成实像时，物像间的最小距离是4f（3）当u2f时， 凸透镜成倒立缩小的实像，此时fv2f.（4）当fu2f（5）当uv时，必定是缩小实像；uv时，必定是放大的实像。5. 眼睛的构造和视物原理人眼的主要构造是瞳孔，角膜晶状体，玻璃体视网膜。晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏。外界的物体位于凸透镜的二倍焦距以外，在视网膜上就会得到一个倒立缩小的实像.通过视神经再将这种信号传给大脑，人就看到了物体。正常人的眼睛自我调节本领非常强，可以使远近物体的像都能成在视网膜上，所以人能看清远近不同的物体。6. 近视眼及其矫正有的人看远处物体相当吃力，他们要把物体放在离眼睛较近的位置才能看清楚，这种现象在青少年中常见，称其为近视眼.当其看近处的物体时，近处的物体发出或反射的光类似于发散光线，其能将像成在视网膜上，主要是因为晶状体这个凸透镜对光的折射能力太强了，也就是说其焦距太短了。所以当其看远处的物体时，由于远处的物体发出或反射的光到达人眼时，几乎已经成为平行光线了，由于晶状体的焦距太短，再加眼睛肌肉对晶状体焦距的调节功能不起作用，所以像便成在视网膜的前面，因而视网膜上不能出现清晰的像，人就看不到清晰的物体了。所以为了矫正近视眼，我们要给他配凹透镜，使光线在进入眼睛之前先发散一些，再经过晶状体较强的会聚之后方可将像成在视网膜上。7. 远视眼及其矫正有的人看近处的物体相当吃力，他们要把物体放在离眼睛较远的位置才能看清楚，这种现象在老年人中常见，称其为老花眼。当然在青少年中也有这种情况，称其为远视眼.当其看近处的物体时，近处物体发出或反射的光类似于发散光线，加之晶状体的焦距较长，其对光线的会聚能力较差，所以可以将像成在视网膜上，所以人可以看到清晰的物体的像。而如果看较远的物体，则只能将清晰的像成在视网膜之后，当然此时在视网膜上成的像就是不清晰的像。由此看来，远视眼主要是因为晶状体的焦距太长，会聚能力太差所致，所以我们要通过凸透镜来矫正。也就是通过对光的两次折射，使清晰的像能成在视网膜上。8. 一些神奇的眼睛（1）放大镜放大镜我们见过，也都用过，知道放大镜就是一个焦距较短的凸透镜。从它成像的情况来看，是一个正立放大的像，显然这是当物距小于焦距时，凸透镜能成正立放大的虚像。如果我们想要看到更大的物体的像，则要使放大镜离物体远一些，当然了，还得在焦距之内，这时我们将看到物体所成的像更大，像离我们也更远了，这也应用了凸透镜成虚像的动态规律，也就是当凸透镜成虚像时，物距变大，像也变大，像距也变大了。（2）显微镜显微镜是由目镜和物镜组成的，它们都是凸透镜，它可以把人们用肉眼看不到的物体进行放大。通常情况下可以放大10到1000倍，常用的是放大100倍到600倍的。电子显微镜是在本世纪三十年代出现的。它是类比于光学显微镜发展起来的。光学显微镜是用可见光照射被研究的物体，利用光学透镜使光线偏折而成像的；电子显微镜则是让电子束穿过被研究的物体，利用电磁透镜，使电子束偏转而成像的。电子显微镜的放大率比光学显微镜的放大率高一千倍左右。电子显微镜能观察物质的精细结构，可以拍摄出物质的原子结构图，在现代科学技术中有重要的应用。（3）望远镜望远镜能使很远的物体成像在眼前，将很远的物体拉近。目前世界上最著名的天文望远镜应该是“哈勃”太空望远镜，它是美国国家航空航天局“大天文台”系列空间天文观察卫星的第三颗。这架望远镜是以美国天文学家埃德温. P. 哈勃命名的，以纪念他在20世纪前半期于星系天文学和宇宙结构组成方面所做出的杰出贡献。射电望远镜：太阳、恒星和宇宙空间的物质能发出无线电波，这种无线电波叫做射电辐射。观测射电辐射的强度，是天文学中研究天体和宇宙的一种重要方法。射电望远镜就是用来观测宇宙中射电辐射的仪器。射电望远镜有各式各样的结构，一般它都有一个很大的金属抛物面状天线，从宇宙空间射来的平行于抛物面轴的无线电波，被反射后集中到位于抛物面焦点处的小天线上，小天线接收到的无线电波能量通过传输线输送给接收机，接收机对电波能量进行测量，确定射电波的强度。利用射电望远镜进行观测有许多优点。无线电波能穿过云雾和尘埃，因此用射电望远镜能不分晴雨昼夜连续进行观测；对于那些难以用光学望远镜观测的天体和宇宙空间，利用射电望远镜也可以进行研究。（4）照相机和投影仪照相机是利用凸透镜到物体的距离大于2倍焦距时，成倒立、缩小的像这一原理制作的。照相机的镜头相当于一个凸透镜，胶卷相当于光屏。选定被拍摄的景物后，调节镜头到胶片的距离，胶片上有对光敏感的物质，曝光后发生化学反应。经过显影处理就成为底片，再用底片洗印就可以得到相片。 为了使远近不同的景物在胶片上产生清晰的像，需要旋转镜头上的调焦环，调节镜头到胶片的距离，拍摄近的景物时，镜头往前伸，离胶片远一些；拍摄远的景物，镜头往后缩，离胶片近一些，调焦环上刻有数字，表示出拍摄的景物到镜头的距离。照相时，胶片曝光适当，才能洗出好的相片。曝光过度，洗出相片发白；曝光不足，洗出的相片很暗，都不能令人满意。为了控制曝光量，一是用光圈控制入镜头的光的多少，一是用快门控制曝光的时间。光圈可以开大或缩小，光圈环上刻有光圈数。曝光时间可以从快门上的数字知道。拍照时，要根据景物的明亮程度，选择适当的光圈和快门。常见的投影仪都是“书写投影仪”，它属于垂直投影装置，使用和调整都很简单、方便，能在不遮光的室内使用，可在讲课时边写边讲，代替黑板，也能演示幻灯片。图像一般很清晰，分辨率高、边缘清楚。投影仪的箱体中有碘钨灯光源，灯泡后边有凹面反光镜，灯泡前有聚光凸透镜（如图）。箱体最上部是用两块有机玻璃的罗纹镜制成的聚光透镜，并放有平板玻璃，以便保护投影仪。箱内还有马达和风扇，用来散热降温。箱外的方形竖杆上有上下移动的镜组，有一透镜和一平面反光镜，用来上下调整和转动反光镜角度，使书写或画片在银幕上的影像达到规定位置和清晰度。【典型例题】【例1】在图中的（甲）、（乙）两图中画出经过透镜的折射线。【分析】根据透镜的定义，平行于凸透镜主轴的光线经过透镜折射后会聚在焦点上，由光路的可逆性得出：过凸透镜焦点的光线经透镜折射后平行射出，图甲的折射光线见图丙。平行于凹透镜主轴的光线经过透镜折射后发散，反向延长过虚焦点，由光路的可逆性知，图乙的光线经凹透镜后，折射光线平行射出，见图丁所示。【解答】【说明】从丙图可以看到经过凸透镜后的两条折射光线是平行的，它们并没有交于一点，那么怎样理解凸透镜对光线起会聚作用呢？还是要用折射光线的方向跟入射光线相比较，它们相互“靠拢”了，这就是凸透镜对光线起的会聚作用，丁图中折射光线跟入射光线相比较，它们相互“远离”了，这就是凹透镜对光线起的发散作用。【例2】如图所示，请你填上合适的透镜。【分析】究竟应填何种透镜，关键是对光线会聚和发散的理解。这主要看若没有透镜时，光应沿直线传播如图C 1，C2所示。但实际光线虽没有会聚在一起，但仍比原来靠近很多，表明光线是会聚了，所以应填上凸透镜。【解答】应填凸透镜，如下图所示。【说明】凸透镜对光束有会聚作用，是指折射光线的方向比入射光线的方向“收拢”了。显然不是指经透镜折射的光线是否相交来判定。经凸透镜折射的光线可能是平行光束，也可能是会聚光束或发散光束。【例3】蜡烛放在凸透镜前，在另一侧光屏上得到清晰的烛焰像，若将蜡烛向凸透镜移动，要在光屏上得到清晰的像，光屏应当向_方向移动，所得到的像比原来_些。【分析】能够在光屏上得到的像是实像。凸透镜成像规律告诉我们：成实像时，物距减小，像距增大，像变大。【解答】题中前后两个空分别填入“远离透镜”和“大”。【例4】蜡烛放在凸透镜的1.5倍焦距的地方，当它向离镜3倍焦距的地方移动的过程中，它的像 。A. 先放大后缩小 B. 先缩小后放大C. 逐渐变大 D. 逐渐变小【分析】根据凸透镜的成像规律。当物体在凸透镜前不同的位置时，它所成的像性质就不同，有两个转变点。一是焦点。物体在焦点以内成虚像，在焦点以外成实像。焦点是成实像还是成虚像的分界点。二是二倍焦距处。物体在二倍焦距以内成放大的像，在二倍焦距以外成缩小的像，二倍焦距是成放大还是缩小像的分界点。因此，要选出答案A。又根据物体成实像时，物距减小，像距将变大，像也变大的道理，要选出答案D。【解答】本题有两个正确的答案，它们是A和D。【说明】要注意题目中放大、缩小和变大、变小的区别。放大、缩小是指像跟物相比，变大、变小，是用变化后的像跟变化前的像作比较。【例5】一个物体到凸透镜的距离是30cm时，在光屏上得到一个放大的实像，若把物体沿凸透镜的主轴移到距凸透镜45cm处，则成像的情况是 A. 放大的实像 B. 缩小的实像C. 等大的实像 D. 上述三种情况都可能【分析】凸镜所成像的性质与物距有关，由第一次成倒立、放大的实像可知fu2f，即f30cm2f，由此可判断焦距的范围是15cmf30cm。当物距为45cm时，物距肯定大于焦距，但由于焦距f在15cm和30cm之间变化，所以三种情况就都有可能。【解答】D。【说明】当u=2f时，此时在凸透镜另一侧的光屏上成倒立、等大的实像，v=2f。【例6】在研究凸透镜成像的实验中，当蜡烛位于凸透镜某位置时，在透镜的另一侧呈现一个倒立、放大的实像，若保持凸透镜的位置不变，把蜡烛与光屏的位置相互交换，则在光屏上将出现一个 A. 倒立、放大的实像 B. 倒立、缩小的实像C. 倒立、等大的实像 D. 得不到实像【分析】当fu2f时，凸透镜能成倒立、放大的实像，这时v2f，凸透镜位置和焦距不变、互换蜡烛和光屏，则物距变成u2f，则根据凸透镜成像规律可得到像的性质。【解答】B。【例7】某人照完半身像，想再利用同一个照相机照一张全身像，这时他应该离相机远些还是近些？同时调节调焦环，使胶片远离镜头还是靠近镜头？【分析】从拍半身像改为拍全身像，实际上像缩小了，此时像距应该缩小，同时增大物距。【解答】人应该远离相机，同时使胶片靠近镜头。【例8】晓晨同学在校门前给全班同学照集体像，发现两边的两个同学照不上，请帮助他解决这个问题。【分析】若使两个同学的像再进入底片内，全班同学的像就要缩小了。根据凸透镜成像时，物距增大，像距减小，像也减小的规律进行调节。只要晓晨向后退一些增大物距，同时缩短镜头与胶片的距离来减小像距，就可以把全班同学都照进去了。【解答】请晓晨往后退一些，同时缩短镜头与胶片的距离，就能把全班同学都照上了。【说明】由例题中可以看出，只有物距（物到透镜的距离）和像距（像到透镜的距离）同时改变，才能利用凸透镜再次得到清晰的像。【模拟试题】（答题时间：40分钟）一. 填空题1. 能使太阳光折射后会聚的镜子是_镜，老花眼镜的镜片是_镜。2. 将一个凸透镜对准太阳光，可在距透镜10cm的地方得到一个最小亮点。若有一个物体放在这个透镜前40cm处，则可在透镜的另一侧得到_的_的_像。3. 近视眼的晶状体的焦距过 ，所以其较容易看 处的物体，因此要想矫正近视眼，应该用 透镜。4. 照相机的镜头相当于_镜，它成的是_、_、_像，照相时，若想使照片上的人大一些，照相机应该离被照的人_些，同时调节调焦环，将镜头与底片间的距离调_些。5. 放大镜是利用_镜可以成正立、放大虚像的原理，使用放大镜时，必须要把被观察的物体放在_。6. 近视眼所成的清晰像成在 ，远视眼所成的清晰像成在 。7. 在凸透镜成像中，_像是倒立的，_像总是正立的，缩小的像肯定是_像。8. 在做“凸透镜成像”实验中，首先要在一条直线上依次放上蜡烛、_、_，然后调节它们的_，使它们的位置大致在同一_。若凸透镜的焦距为10cm，当物体距透镜15cm时，可以成一个_、_的_像，当物体距透镜5cm时，可以成一个_、_的_像。二. 选择题1. 如果一凸透镜的焦距为f，所生成的像由放大的实像变为缩小的实像时，物距的分界点一定在 A. 2f处 B. f处C. 在f与2f的中点D. 在大于2f的某处2, 当物体从凸透镜的焦点向镜面接近时，它形成的虚像将 A. 逐渐增大 B. 逐渐减小C. 先逐渐增大，后逐渐减小 D. 先逐渐减小，后逐渐增大3. 下列关于实像和虚像的说法，正确的是 A. 实像能成在屏上，虚像则不能B. 虚像是人的幻觉，并没有光线射入人的眼睛C. 实像都是由光的折射形成，虚像都是由光的反射形成D. 实像有放大的，也有缩小的，但没有等大的4. 凸透镜所成实像一定是 A. 像比物大 B. 像比物小C. 像与物位于凸透镜两侧 D. 像总是正立的5. 凸透镜前25cm处的物体沿主轴靠近透镜时，其所成的倒立、放大的实像将 A. 由实变虚 B. 由虚变实 C. 由大变小 D. 不发生变化6. 在研究凸透镜成像的实验中，点燃蜡烛后，无论怎样移动光屏，在光屏上都不能形成烛焰的像，其原因可能是 A. 蜡烛放在了凸透镜的2倍焦距以外 B. 蜡烛放在了凸透镜的2倍焦距处C. 蜡烛放在了凸透镜的焦距以外 D. 蜡烛放在了凸透镜的焦距以内7. 有四种不同焦距的凸透镜，如果要使在距凸透镜15cm的物体在光屏上得到放大的像，那么凸透镜的焦距应为 A. 5cmB. 10cm C. 15cm D. 30cm8. 若一物体从距凸透镜3倍焦距的地方，沿主光轴移到1.5cm焦距的地方，则 A. 像距变小，像变小 B. 像距不变，像不变C. 像距变大，像变大 D. 像距变大，像不变9. 一滴水在水平放着的塑料贺卡的字上，人看到水滴下面的字是 A. 等大的实像 B. 等大的虚像 C. 缩小的实像D. 放大的虚像10. 关于凸透镜成像，下列说法正确的是 A. 实像看得见，虚像看不见B. 实像总是倒立的，虚像总是正立的C. 实像总是缩小的，虚像总是放大D. 实像和虚像都可能放大或缩小11. 某同学在做凸透镜成像实验时，若发现在距透镜20cm处看到一个正立放大的像，则此透镜的焦距可能为 A. 16cm B. 10cm C. 25cm D. 无法判断12. 近视眼的晶状体对光的会聚能力与正常的眼睛相比要 A. 强一些 B. 弱一些 C. 一样D. 没有可比性三. 作图题1.在方框中填上适当的透镜。2. 完成图中的光路图【试题答案】一. 填空题1. 凸透 凸透 2. 倒立 缩小 实3. 小 近 凹透 4. 凸透 倒立 缩小 实 近 远5. 凸透 焦距之内6. 视网膜之前 视网膜之后7. 实 虚 实8. 凸透镜 光屏 高度 直线 倒立 放大 实 正立 放大 虚二. 选择题1. A 2. B 3. A 4. C 5. A 6. D 7. A8. C 9. D 10. B 11. C 12. A三. 做图题1. 2.