2 透镜成像规律及应用

透镜成像规律及应用透镜的基本概念透镜的种类及相关概念:凸透镜：中间厚边缘薄.凹透镜：中间薄边缘厚.薄透镜：厚度远小于球面的半径，我们这里研究的凸透镜和凹透镜都是薄透镜.光轴和光心的概念：主光轴：通过两个球面球心的直径.光心：光轴上一个特殊的点，通过它的光线传播方向不改变.薄透镜的光心就在透镜的中心.透镜的作用:凸透镜的会聚作用：实验表明凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上一点.这个点叫做凸透镜的焦点，用F表示，焦点到光心。的距离叫做焦距，用f表示.凸透镜两侧各有一个焦点.凸透镜对光线有会聚作用，所以也叫会聚透镜.凹透镜的作用：实验表明跟主光轴平行的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，这个点叫做凹透镜的焦点，用F来表示.由于它不是实际光线的会聚点，所以叫虚焦点.凹透镜对光线有发散作用，所以凹透镜也叫做发散透镜.正确理解"凸透镜的会聚作用”和"凹透镜的发散作用”：凸透镜对光有会聚作用并非任何光经凸透镜都一定变成会聚光，而是出射光比入射光会聚了一些.同样，凹透镜对光有发散作用也并非任何光经凹透镜后都一定变成发散光.只是出射光比入射光发散了一些.透镜成像的作图(用作图法研究透镜成像的规律时，通常利用三条特殊光线)凸透镜的三条特殊的光线如图所示跟主轴平行的光线，经过凸透镜折射后通过焦点；通过焦点的光线，经过凸透镜折射后平行于主轴；通过光心的光线，经过透镜后方向不变.凹透镜的三条特殊的光线如图所示跟主轴平行的光线，经过凹透镜折射后发散，其反向延长线过虚焦点；延长线过虚焦点的光线，经过凹透镜折射后，折射光线平行于主轴；通过光心的光线，经过透镜后方向不变.光的可逆性光在传播过程中，光路是可逆的，若光线逆着射出光线的方向入射，则出射光线逆着原入射光线的方向射出，光的这一特性对于光的反射和折射均适用.注意:利用三条特殊光线的任意两条，就可以确定不在主轴上的任意发光物体的像，但应注意透镜所成的像并不是仅由这三条线会聚而成的，而是由物体发出射向透镜的所有光线以透镜折射后光线(或折射光线的反向延长线)会聚而成的.作图基本技巧利用多线共点规律一一同一发光点发出的光线，经过透镜折射后一定会都通过(或反向延长线通过)像点.利用多点共线规律一一不论物点、透镜位置变化，物点、光心和相应的像点一定位于通过光心的同一条直线上.在某些情况下不能直接用三条特殊光线中任两条求作像点，可采用辅助手段，如设想物点，设想物体等方法.【例1】关于透镜对光线的作用，下列叙述不正确的是()凸透镜对光线有会聚作用点光源发光经凸透镜后的光线一定是发散的凹透镜对光线有发散作用点光源发光经凹透镜后的光线一定是发散的

【例2】凸透镜对光的作用，下列说法正确的是（）光通过凸透镜后会变成平行光光通过凸透镜后会相交于焦点只对平行于主光轴的光才有会聚作用对任何光都有会聚作用【例3】关于透镜对光线的作用，下列叙述不正确的是（）凸透镜对光线有会聚作用点光源发光经凸透镜后的光线一定是发散的凹透镜对光线有发散作用点光源发光经凹透镜后的光线一定是发散的【例4】实验室中需要用平行光做实验，现手头上有小灯泡、凸透镜、凹透镜等，以下获得平行光的方法中正确的是（）将小灯泡放在凸透镜的主光轴上，光源射向凸透镜的光经凸透镜后变为平行光将小灯泡放在凸透镜的焦点处，光源射向凸透镜的光经凸透镜后变为平行光将小灯泡放在凹透镜的主光轴上，光源射向凹透镜的光经凹透镜后变为平行光将小灯泡放在凹透镜的焦点处，光源射向凹透镜的光经凹透镜后变为平行光【例5】如图所示，一束光线射向O处的光学元件后会聚于主光轴上的点S，去掉光学元件后，光线会聚在S，则该镜应该是（）凸成镜B.凹成镜C.凸透镜D.凹透镜gg【例6】如图所示，主光轴上的S点发出的光经凸透镜折射后交于主光轴S'点，现有一条平行入射光线的光线从R射向凸透镜，则折射光在凸透镜的另一侧（）和主光轴有交点，仍在S，点和主光轴有交点，在S'的左侧和主光轴有交点，在S'的右侧【例7】根据图中经透镜折射后的光线画出入射光线.【例8】图中的入射光线平行于凸透镜主光轴，画出经凸透镜后的折射光线;【例9】如图所示，是光线通过透镜后的光路图，其中正确的是（）和主光轴没有交点

透镜成像规律1.凸透镜成像规律【例7】根据图中经透镜折射后的光线画出入射光线.【例8】图中的入射光线平行于凸透镜主光轴，画出经凸透镜后的折射光线;【例9】如图所示，是光线通过透镜后的光路图，其中正确的是（）物的位置像的位置像的性质应用举例凸透镜u=3（平仃光）v=f像与物异侧成一点测定焦距u>2f2f>v>f缩小、倒立、实像照相机，眼睛u=2fv=2f等大、倒立、实像2f>v>fu>2f放大、倒立、实像幻灯机，电影机u=fv=3同侧不成像探照灯的透镜u<fv>f放大、正立、虚像放大镜凹透镜物在镜前任意处v<u同侧缩小、正立、虚像成像规律小结:（1）实像、虚像的区别实像是倒立的（相对于物），虚像都是正立的；实像都与物分别位于透镜的两侧，虚像都与物处于透镜的同侧；实像都是实际光线会聚而成的，可用光屏接收，虚像都是实际光线的反向延长线的交点，不能用光屏接收.（2）两个重要的分界点对凸透镜来说，焦点是成实像和虚像的分界点，焦点以外成实像，焦点以内成虚像；2倍焦距位置是成放大和缩小实像的分界点，2倍焦距以外成缩小实像，2倍焦距以内成放大实像.（3）凸透镜成像的动态变化规律总结如下：成实像时，物距减小，像距增大；成虚像时，物距增大，像距增大；当u>2f时，像移动速度小于物移动速度；f<u<2f时，像移动速度大于物移动速度.（4）根据凸透镜成像特点知道，当物距大于2倍焦距成倒立缩小实像是照相机的原理，当物距在1倍焦距与2倍焦距之间成倒立放大实像是幻灯机的原理，放大镜的原理是物距小于1倍焦距成正立放大虚像.（5）记住凸透镜成像规律一一口诀记忆法一倍焦距内外分虚实（物体在一倍焦距以内成虚像，一倍焦距以外为实像）；二倍焦距内外分大小（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）；【例10】一个焦距为10cm的凸透镜，当物体从离透镜30cm处逐渐移到离透镜20cm处的过程中（）像逐渐变小，像距逐渐变小像逐渐增大，像距逐渐增大C•像先变小后变大，像距一直增大D.像一直变大，像距先变小后变大【例11】若有一个物体从距离凸透镜5倍焦距的地方，沿主轴移动到距离凸透镜4倍焦距的地方，则（）像距变大，像变大B.像距变大，像变小像距变小，像变大D.像距变小，像变小【例12】凸透镜成虚像时一定是（）倒立的像B.正立的像C.缩小的像【例12】凸透镜成虚像时一定是（）倒立的像B.正立的像C.缩小的像D.像与物位于透镜两侧【例13】在凸透镜成像时，物体位于2倍焦距以外，当物距不断增大时，像距将不，像的大小将逐渐.【例14】在研究凸透镜成像规律的实验后，蓓蓓利用图画记录了她观察到的实验现象如图所示.四幅图画中的物、像关系有对有错，请你帮她把正确的图挑出来（）【例15】如右图所示，在研究凸透镜成像规律的实验中，使物距〃小于焦距f时，下列说法正确的有（）移动光屏，光屏上也能出现清晰的实像移动光屏，光屏上不能出现清晰的实像，只能出现模糊的虚像移动光屏，光屏上什么像都没有，只能出现烛焰的亮光取走光屏，在图示位置用眼睛对着透镜观察，可看到虚像不论用光屏还是在图示位置直接观察，都看不到虚像【例16】在凸透镜成像实验中，凸透镜与蜡烛及光屏之间的相对位置如图所示，此时光屏上得到一个倒立、放大的像；若将蜡烛放在凸透镜前10cm处.下列判断正确的是（）可能是放大像B.可能是缩小的像C.一定是倒立的像D.一定是正立的像将蜡烛适当远离透镜，光屏适当靠近透镜将蜡烛适当靠近透镜，光屏适当远离透镜将透镜适当靠近蜡烛将透镜适当靠近光屏【例17】如图所示，在研究凸透镜的成像实验中，若将点燃的蜡烛依次放在a、如c、d四处，其中蜡烛放在处得到的实像离凸透镜最远，放在处得到的实像最小.将蜡烛适当远离透镜，光屏适当靠近透镜将蜡烛适当靠近透镜，光屏适当远离透镜将透镜适当靠近蜡烛将透镜适当靠近光屏【例18】某同学在探究凸透镜成像的规律时，在光屏上得到了一个清晰的烛焰的像（如图所示），为使光屏上清晰的像变大些，下列调节方法可行的是（）【例19】如图所示，是一种被称之为"七仙女”的神奇玻璃酒杯，空杯时什么也看不见，斟上酒，杯底立即显现出栩栩如生的仙女图，下列对仙女图形成原因的探讨，正确的是（）可能是酒具具有化学显影作用匚兰寺/可能是酒的液面反射，在酒中出现放大的像二*日c.可能是图片在杯底凸透镜焦点处成放大的像仕」可能是斟酒后杯底凸透镜焦距变大，使图片在一倍焦距之内，成放大的虚，一工I—像【例20】小方同学做"探究凸透镜成像规律”实验，当蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图所示时，光屏上得到了清晰的像.则（）得到的像是正立缩小的实像得到的像是倒立放大的实像把蜡烛向左移动，调整光屏的位置，得到的清晰像变小把蜡烛向右移动少许，要得到清晰的像，应向左移动光屏

【例21】物体到凸透镜的距离为6cm时，成正立的像；物体到凸透镜的距离为9cm时，成倒立的像.下列判断一定正确的是（）物距透镜5cm时，成放大实像物距透镜11cm时，成放大实像物距透镜12cm时，成缩小实像物距透镜18cm时，成等大实像【例22】如右图，物体AB经凸透镜所成的像为AB.若将透镜的下半部遮住，则（）;拭,A.像的0A部分消失B.像的OB部分消失卜不能成像D.仍能成像，但像变暗了—一逸斑冬一2【例23】在研究凸透镜成像的实验时，当蜡烛位于凸透镜某位置时，在透镜的另一B?恣N,,i，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【例24】距凸透镜30cm处有一物体，在凸透镜的另一侧30cm处的光屏上得到一个倒立的像，若光屏不动，将凸透镜向物体移动16cm，在光屏上将（）A.得到一个放大的像B.得到一个缩小的像C.不会出现像D.无法判断【例25】如图所示，p字形发光物经透镜L在毛玻璃光屏M上成一实像，观察者处于E处，他看到屏M上的像的形状为（）A.qB.pC.dD.b【例26】在做凸透镜成像的实验中发现：物距^=5cm，成正立的像；％=8cm时，成倒立的像.那么，下列判断中正确的是（）12u=4cm时，可能成放大的实像u=9cm时，一定成放大的实像u=14cm时，可能成缩小的实像u=17cm时，一定成缩小的实像透镜的应用照相机的工作原理：照相机工作中，通过调节像距，在光屏上成倒立、缩小的实像.眼睛和眼镜（1）眼睛：人的眼睛是一个高精密度的光学器官，相当于一个可以自动调节的照相机.其中晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏.人眼是靠调节晶状体的平凸程度，来获得清晰的像的.（2）近视眼及其矫正：近视眼的晶状体太厚，折光能力太强，或者眼球在前后方向上太长，因此来自远处某点的光不能会聚在视网膜上，而会聚在视网膜前，到达视网膜时已经不是一点，而是一个模糊的光斑了，如图甲所示.为了矫正近视眼，使它能像正常眼那样把远处射来的平行光会聚到视网膜上，应该用适当的凹透镜做眼镜，如图乙所示，使入射的平行光经过凸透镜发散后再射入眼睛，会聚点就能够移到视网膜上了.（3）远视眼及其矫正：远视眼的晶状体太薄，折光能力太弱，或者眼球在前后方向上太短，因此来自近处某点的光还没有会聚成一点就到达视网膜了，在视网膜上形成一个模糊的光斑，如图丙所示.为了矫正远视眼，使它能像正常眼那样把近处射来的平行光会聚到视网膜上，应该用适当的凸透镜做眼镜，如图丁所示，使入射的光经过凸透镜会聚后再射入眼睛，物体的像不再成在视网膜后面，而是成在视网膜上.甲乙甲乙丙近视眼及其轿KS俱胴及其矫正比较照相机和眼睛眼睛照相机结构角膜和晶状体（相当于一个凸透镜）镜头（相当于一个凸透镜）瞳孔光圈视网膜（有感光细胞）底片（有感光材料）成像缩小、倒立、实像缩小、倒立、实像调节作用像距不变，当物距减小（或增大）时，增大（或减小）晶状体的曲率以减小（或增大）焦距，使物体在视网膜上成清晰的像焦距不变，当物距增大（或减小）时，减小（或增大）镜头到底片间的距离，使物体在底片上成清晰的像物镜：靠近被观察物体的透镜目镜：靠近眼睛的透镜组成望远镜和显微镜物镜：靠近被观察物体的透镜目镜：靠近眼睛的透镜组成器材看到的现象望远镜或显微镜的诞生作用物镜焦距较大的凸透镜远处的物体变近了伽利略望远镜使远处的物体在近处成像，看上去物变近了，特别适宜观察行星和月球目镜凹透镜物镜焦距较大的凸透镜远处的物体变近了，视野变广了开普勒望远镜目镜焦距较小的凸透镜物镜焦距较小的凸透镜近处的物体变远了，但变大了显微镜使物体放大较大的倍数，观察肉眼看不见的细小物体目镜焦距较大的凸透镜望远镜显微镜探究一一望远镜、显微镜的作用5.通过两个透镜观察物体（如下表）【例27】观察洋葱表皮细胞和观察蜗牛爬行用到的工具分别是（）A.显微镜、放大镜B.放大镜、放大镜C.显微镜、显微镜D.放大镜、显微镜【例28】下列光学仪器中成实像的是（）A.平面镜B.照相机C.幻灯机D.放大镜【例29】照相机的镜头相当于一个（）A.凸镜B.凹透镜C.凸透镜D.凹镜【例30】使用下列光学仪器，其目的是使物体成倒立缩小实像的是（）A.放大镜B.普通照相机C.幻灯机D.投影仪【例31】右图中的"世”字是通过凸透镜观察到的像，下列光学器具中应用了此成像原理的是（）照相机投影仪放大镜显微镜【例32】如图是小明探究凸透镜成像时的一个现象，利用这一原理可以制成（A.放大镜B.照相机C.投影仪D.潜望镜【例33】凸透镜对光有作用