第五章透镜及其应用.

1、第五章 透镜及其应用武老师教师制作第一节 透镜 一、认识透镜 1.透镜的类型 （1）凸透镜 定义：中间厚、边缘薄的透镜为凸透镜； 生活中的凸透镜：老花镜的镜片、放大镜、望远镜、显微镜等 对光线的作用：对光线有汇聚作用。 给学生画图（2）凹透镜定义：中间薄、边缘厚的透镜为凹透镜。生活中的凹透镜：近视镜片等对光线的作用：对光线有发散作用。2.透镜的基本概念：（1）主光轴：透镜上通过两个球面球心的直线叫做透镜的主光轴，简称主轴。画主光轴应用“点划线”给学生画示意图 （2）光心：主光轴上有个特殊的点，通过它的光线传播方向不改变，这个点叫做透镜的光心。用字母O表示。可以认为薄透镜的光心就在透镜的中心。

2、二、透镜对光线的作用 1.凸透镜对光具有会聚作用，所以又叫汇聚透镜。 理解：凸透镜对光线有会聚作用，是指对所有的光线的会聚，但不一定会聚到一点，而是指光线通过凸透镜折射后，折射光线比原来的入射光线沿原方向传播更靠近主光轴，使它的光束变窄。 2、凹透镜对光具有发散作用，所以又叫发散透镜。 理解：凹透镜对光线有发散作用，是指光通过凹透镜折射后，光线都会向远离主光轴的方向偏折，使光束变得更粗，更散开些，但经凹透镜折射后的光线仍有可能相交。 理解透镜对光线的作用：偏大头 三、焦点、焦距及特殊光线 1.焦点： A凸透镜（1）凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这个点就叫做凸透镜的焦点，用字

3、母F表示。 （2）凸透镜两侧各有一个焦点且对称。 （3）焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距，用字母f表示。凸透镜两侧的焦距相等。 （4）凸透镜表面的凸起程度决定了它的焦距的长短，表面越凸，焦距越短。焦距越短，对光线的会聚作用越强。 （5）每个凸透镜的焦距是一定的。 B凹透镜：（1）平行光线经过凹透镜后变得发散，这些发散光线的反向延长线相交于主光轴上的一点，这一点不是实际光线的会聚点，叫做凹透镜的虚焦点。 （2）凹透镜焦距越短，发散作用越强。 2.透镜的特殊光线 （1）通过光心的光线经透镜后传播方向不变； （2）通过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴；射向凹透镜的光线如果其延长线通过虚焦点，

4、则该光线经凹透镜折射后平行于主光轴射出。 （3）跟主光轴平行的光线经凸透镜折射后通过焦点；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虚焦点。 3.透镜中的光路是可逆的。 光路可逆是光传播的一条基本规律。练一练 1.关于凸透镜对光的作用，下列说法正确的是（ ） A 光通过凸透镜后变成平行线 B光通过凸透镜后会相交于焦点 C只对平行于主光轴的光才有会聚作用 D对任何光都有会聚作用 2.小丽同学将一个凸透镜正对太阳光，再把一张纸放在它的另一侧，改变透镜与纸的距离，直到纸上出现一个最小、最亮的光斑。这表面凸透镜对光有 作用，光斑到凸透镜的距离就是凸透镜的 。 3.关于凹透镜，下列说法正确

5、的是（ ） A任何光束通过凹透镜后都会发散不会会聚 B会聚光线通过凹透镜一定发散 C只有平行于主光轴的光线通过凹透镜才会发散 D凹透镜对所有通过它的光线都有发散作用第二节 生活中的透镜 一、照相机 1.成像原理：利用凸透镜成缩小、倒立实像的原理制成的。 2.基本构造： （1）镜头：一般由几个透镜组成，相当于一个凸透镜。 （2）胶卷：相当于光屏，机壳相当于暗室。胶卷以透明塑料为几片，上面涂有感光材料。 （3）调焦环：可以调节镜头到胶片的距离，在胶片上生成清晰的像。 （4）光圈环：可以控制从镜头射入光线的多少，光圈上标的数字越小，光圈越大，进入镜头的光就越多。 （5）快门：可以控制曝光时间，数字表

6、示时间（单位：秒）的倒数 3.照相机的使用：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；拍摄远景时，镜头往后缩，离胶片近一些。 4.照相机成像：照相机胶片上涂有感光物质，受到光照射后发生化学变化成像；数码相机上是一个电荷耦合器，把光信号转化成电信号成像。 5.照相机成像的特点： 物体到镜头的距离（物距）大于镜头到底片的距离（像距）； 物体离照相机镜头越远物体在胶卷上所成像越小，像的位置（底片或胶片到镜头的距离）越近，暗箱越短。 照相机所成的像比物体小。 像和物体在镜头的两侧。 物体在底片上成的是倒立、缩小的

7、像。 6.胶片相机与数码相机的异同 不同点：胶片相机的胶片上涂着一层对光敏感的物质，这种物质在受到光的照射后发生化学变化，物体的像就被记录在胶片上。 现在生活中常使用数码相机，数码相机用一种电荷耦合器件代替胶片。这种电荷耦合器件能把光信号转换成电信号，从而更方便地记录物体的像。 相同点：无论是胶片相机还是数码相机，它们的成像都离不开透镜。 二、投影仪 1.原理：利用凸透镜能成倒立、放大的实像制成的。 2.基本结构 （1）凹面镜：反光作用 （2）光源（大功率灯泡）：位于凹面镜焦点处，使照在透明胶片上的光更强一些。 （3）螺纹透镜：相对于一个很大的凸透镜，起会聚光线的作用。 （4）镜头：凸透镜，透

8、明胶片通过凸透镜成像。 （5）平面镜：改变光路，使成在天花板上的像经反射后成在竖直银屏上。 3.投影仪成像特点 投影仪离镜头越近，在屏幕上所成的像越大，像到镜头的距离越大； 投影仪所成的像比投影片大； 像和投影片在镜头的两侧； 投影仪利用凸透镜成倒立、放大的像。 4.幻灯机和投影仪的原理基本相同，但结构不同。幻灯机把要显示的幻灯片经过镜头直接射到屏幕；而投影仪是把水平放置的投影片，经镜头射向平面镜，再由平面镜反射到屏幕上。幻灯机在屏幕上得到的倒立、放大的像，因此为了得到正立的像，幻灯片应上下颠倒放置。 三、放大镜 1.放大镜其实就是一个普通的凸透镜。将放大镜放在物体上方适当的位置，透过放大镜我

9、们可以看到一个正立、放大的像，适当增大放大镜到物体的距离，可以看到物体所成的像也会变大。 2.放大镜成像的特点： 被观察的物体被放大了； 物体和通过放大镜所成的像在放大镜的同侧； 放大镜离物体（物距）越近，所成的像越小，里物体越远，所成的像越大； 若放大镜与物体的距离大到一定程度，所成的像便消失了； 物体通过放大镜成的像是正立、放大的像。 四、实像和虚像 1.实验探究： 首先，将点燃的蜡烛放到距离凸透镜较远的位置，然后在凸透镜的另一侧移动光屏，我们会在光屏上得到一个清晰的像，此时像与物在凸透镜的两侧，像是实际光线会聚而成的。 2.然后我们将蜡烛移到距离凸透镜很近的位置，在凸透镜的另一侧移动光屏

10、，无法找到清晰的像，此时我们透过凸透镜，会在物体的同侧看到一个放大的像，这正如平面镜所成的像，不是由实际光线会聚而成的，而是由发散光线的反向延长线相交而成的，是虚像。2.实像与虚像的区别 定义定义表现表现能量能量实例实例实像实际光线会聚而成的像能被光屏承接有能量，能使胶片感光照相机成像、投影仪成像（光的折射），小孔成像（光的直线传播）虚像光线的反向延长线会聚而成的像不能被光屏承接，要用眼睛直接观察没有能量，不能使胶片感光平面镜成像（光的反射），放大镜成像（光的折射）第三节 凸透镜成像的规律 一、探究凸透镜成像的规律 1.实验探究凸透镜成像的规律 （1）探究目的：探究凸透镜成像的规律 （2）提出

11、问题：凸透镜成的像的虚实、大小、正倒跟物距有什么关系 （3）实验器材：凸透镜（焦距是10厘米）、光屏、带刻度尺的光具座、蜡烛、火柴 （4）实验装置：看书 （5）实验过程： 把蜡烛、凸透镜、光屏安装在光具座上 点燃蜡烛，调整烛焰、凸透镜、光屏高度，使三者中心在同一水平线上 将蜡烛调整到距离透镜2倍焦距以外，移动光屏直到看到清晰的像，观察物距、像的性质及像距，并将数据填入表格相应位置 将蜡烛调整到距离透镜2倍焦距处，移动光屏直到看到清晰的像，观察物距、像的性质及像距，并将数据填入表格相应位置 将蜡烛调整到距离透镜1倍焦距以外2倍焦距以内，移动光屏直到看到清晰的像，观察物距、像的性质及像距，并将数据

12、填入表格相应的位置 将蜡烛调整到透镜焦点上，移动光屏，看能否在屏上找到像 将蜡烛调整到透镜焦点以内，调整光屏的位置，看能否在屏上找到像。如果不能，试着从光屏一侧透过凸透镜用眼睛直接观察蜡烛，观察一下是实像还是虚像，并观察像的大小和正倒，填入表格相应位置 保持蜡烛、凸透镜、光屏位置不变，将蜡烛升高、降低、观察光屏上像的移动情况（6）实验结论物距物距变化趋势变化趋势正、倒正、倒大、小大、小实、虚实、虚像距像距变化趋势变化趋势u2f逐倒立缩小实像fv2f逐u=2f渐倒立等大实像v=2f渐fu2f增大u=f不成像不成像不成像uf小放大放大虚像 （7）实验结论 u=f是成实像和虚像的分界点。 当物距大于

13、1倍焦距时成实像； 物距小于1倍焦距时成虚像。 物距等于1倍焦距，即物体的光在焦点发出，经凸透镜折射后平行射出，不能会聚成像。 u=2f是成放大实像和缩小实像的分界点。 当物距大于2倍焦距时，成缩小的实像； 当物距等于2倍焦距时，成等大的实像； 当物距大于1倍焦距小于2倍焦距时，成放大的实像。 凸透镜所成的实像都是倒立的，且像、物位于凸透镜的两侧；虚像都是正立的，且像、物位于凸透镜的同侧。 凸透镜成实像时，随着物距变小，像和像距都变大； 成虚像时，随着物距变小，像和像距变小。 一焦分虚实，二焦分大小。 虚像同侧正，实像异侧倒。 物近像远像大，焦距以内反变化。 2.凸透镜成像规律的具体应用 （1

14、）照相机中的凸透镜成实像：焦距不变的照相机要想得到更大的像，就要让照相机镜头靠近被照物体（缩小物距），同时加大镜头到底片的距离（增大像距）。 （2）投影仪中的凸透镜成实像：要想得到更大的像，就要让投影仪的凸透镜靠近投影片（缩小物距），同时加大镜头到屏幕的距离（增大像距）。 （3）放大镜的凸透镜成虚像：要想得到更大的像，就要让放大镜远离物体（增大物距），同时物体的像也会远离放大镜（像距增大）。 二、透镜成像的光路分析 1.光路分析的依据：凸透镜对光有会聚作用，来自物体的无数条光线通过凸透镜会聚成像。 取三条特殊光线：一条是平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后，通过焦点； 另一条是经过凸透镜光心的光

15、线，传播方向保持不变；最后一条是从焦点射出的光线，经凸透镜后平行于主光轴射出。 2.画光路图 （1）当物体在2倍焦距以外时，成倒立、缩小的实像。（画图） （2）当物体在2倍焦距时，成倒立、等大的实像。 （3）当物体在1倍焦距和2倍焦距之间时，成倒立、放大的实像。 （4）当物体在焦点是，不成像。 （5）当物体在1倍焦距以内时，在镜的同侧成放大正立的虚像。第四节 眼睛和眼镜 一、眼睛：好比一架照相机，物体反射的光进入人眼，在视网膜上形成一个倒立、缩小的实像，经视神经传导到大脑的视觉中枢，形成了视觉，人便看见物体。 1.眼球的结构 （1）眼睛由一层坚韧的膜包着，起到保护眼球的作用，眼球好像一架照相机

16、，这层膜在眼球前部凸出的透明部分称为角膜。 （2）眼球里有一个透明囊状物叫做晶状体。 （3）晶状体和后面的视网膜之间充满着无色透明的胶状体是玻璃体。 （4）角膜和晶状体的共同作用相对于一个凸透镜。 （5）从物体射进眼里的光线，经过这个凸透镜折射后，在视网膜（相对于光屏）上成倒立、缩小的实像，刺激分布在视网膜上的感光细胞，通过视神经传给大脑，于是我们看见了物体。 2.看远、近的物体 （1）眼睛通过睫状体来改变晶状体的形状。 当睫状体放松时，晶状体比较薄，远处物体射来的光线刚好会聚在视网膜上，眼球可以看清远处的物体。 （2）当睫状体收缩时，晶状体变厚，对光的偏折能力变大，近处物体射来的光线会聚在视

17、网膜上，眼睛就可以看清近处的物体。 3.眼睛的明视距离为25cm。 物体到眼睛的距离为25cm时，正常眼睛观察近处物体最清晰而又不易疲劳。 二、近视眼及其矫正 1.近视眼的特点：只能看清近处物体，看不清远处的物体 2.形成原因：由于长期近距离看物体，使晶状体变凸，会聚能力太强，看远处的物体时，将像成在视网膜的面前而形成。 （3）图示： （4）矫正方法：需配戴凹透镜矫正，其作用是将光线发散，从而使远处景物在视网膜上成清晰的像。 （5）防治：青少年中的近视眼，多是由于不注意用眼卫生造成的。预防近视眼要注意读书写字的姿势，以及所用光线的强弱，防止眼睛过度疲劳。 三、远视眼及其矫正 1.特点：只能看清

18、远处物体，看不清近处的物体。 2.形成原因：晶状体和角膜构成的透镜变薄，折射光能力变弱，看远的物体时，将像成在视网膜的后面。 3.图示： 4.矫正方法：需配戴凸透镜矫正。第五节 显微镜和望远镜 一、视角 1.定义：从物体的两端分别向眼睛引两条光线，这两条光线的夹角叫做视角。 2.我们感觉到物体的大小取决于物体对我们眼睛所成的视角的大小：视角越大，看到的物体越大，但物体并不一定就真的变大。 3.而物体对眼睛所成视角的大小和物体本身的大小以及物体到眼睛的距离有关：物体越大，视角越大；物体离人越近，视角越大。 二、显微镜 1.作用：用来观察非常小的物体，如细胞。 2.结构：目镜、物镜、载物台、反光镜

19、等。 目镜（焦距长）：靠近眼睛的一组透镜，作用相对于一个普通的放大镜。 物镜（焦距短）：靠近被观察物体的一组透镜，作用相对于投影仪。 载物台：承载被观察物体。 反光镜：增加光的强度，便于观察物体，是凹面镜或平面镜。 3.原理：被观察物体经过物镜后成一个放大的实像，这个像在目镜焦点以内，又经过目镜把这个实像再放大一次，就能看清微小的物体了。 4.显微镜的放大倍数=物镜放大倍数目镜放大倍数。 5.显微镜的使用方法： 低倍镜的使用：取镜放置对光放置玻片标本调焦（先粗调再细调焦） 高倍镜的使用：选好目标调换高倍镜头调焦（细调焦） 6.显微镜成像的特点：成倒立、放大的虚像。 显微镜的物镜相对于投影仪，成倒立、放大的实像；目镜相对于放大镜，成正立、放大的虚像。两次成像后最终成倒立、放大的虚像。 例：显微镜由目镜和物镜等元件