第05讲 透镜与视觉（原卷版）

第05讲透镜与视觉认识凸透镜成像的基本概念掌握凸透镜成像的基本规律分析透镜与视觉之间的联系一.透镜和视觉1.透镜及应用：能透过光的镜片都是透镜，透镜广泛应用在放大镜、显微镜、望远镜、眼镜片、望远镜等。2.透镜的分类：（1）凸透镜：中间厚边缘薄（2）凹透镜：中间薄边缘厚3.凸透镜对光有会聚光线，凹透镜对光有发散作用：4.透镜的焦距、焦点等主光轴：通过透镜两个球面球心的直线叫主光轴，画主光轴应用点划线光心：透镜中有个特殊的点，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”主光轴表示焦点：平行于主光轴的光经过凸透镜会聚的一点。或平行于主光轴的光经凹透镜发散的光反向延长线交于的点（虚焦点）。焦距(f)：焦点与光心的距离。5.凸透镜成像的规律（1）物距（u）：物体与光心的距离（2）像距(v)：像与光心的距离6.凸透镜成像的实验：蜡烛的焰心、凸透镜的光心，光屏的中心在一条线上移动蜡烛后，调整光屏的位置，直到出现一个最清晰的像。读出物距和像距物距u和焦距f的关系像的性质像的位置应用举例正立或倒立缩小或放大或等大实像或虚像与物同侧或异侧u>2f倒立缩小实像异侧照相机u=2f倒立等大实像异侧侧焦距f<u<2f倒立放大实像异侧幻灯机u<f正立放大虚像同侧放大镜二．人眼球的作用1.眼球的结构组成眼球眼球壁______角膜(无色透明)巩膜(白色坚韧、眼白部分)______虹膜睫状肌(调节晶状体曲度)脉络膜(营养眼球、使眼球成为暗室)______视网膜(有感光细胞，但视神经穿出的地方无感光细胞称为盲点，在靠近鼻侧)内容物包括房水、晶状体、玻璃体(都为无色透明)2.视觉的形成：物体反射的光线经过角膜、晶状体和玻璃体，在__视网膜__上形成像，经视神经传入__大脑__，形成视觉。在视神经离开视网膜的地方，也是视网膜上唯一没有任何__感光细胞__的地方，这个地方叫做__盲点__。若像成在这个位置，我们是看不到的。3.近视的原因主要是眼球的前后径过长或晶状体曲度过大，来自远处物体的光线聚焦在__视网膜前__，使物像模糊不清(戴__凹透镜__矫正)。远视的原因主要是眼球的前后径过短或晶状体曲度过小，使来自近处物体的光聚焦在__视网膜的后面__(戴__凸透镜__矫正)。4.失去正常人辨别颜色能力的先天性色觉障碍，称为__色盲__。考点一：透镜的分类【例1】如图所示，一束光通过放在虚线框中的光学元件后改变了传播方向，则该光学元件（

）A．只能是平面镜 B．只能是凸透镜 C．只能是凹透镜 D．可能是平面镜、凸透镜或凹透镜【例2】望远镜起源于眼镜。1608年，荷兰眼镜制造商汉斯·里帕希的一个学徒偶然发现，将两块透锴叠在一起可以清楚看到远处的东西。如图是一种望远镜的原理图，下列分析错误的是（）A．物镜是凸透镜，可以用来矫正远视眼 B．目镜是凹透镜，能对光起发散作用C．视觉在大脑皮层的视觉神经中枢形成 D．在视网膜上成的是正立缩小的实像考点二：凸透镜成像的规律【例1】在“探究凸透镜成像的规律”实验中，蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示，烛焰在光屏上恰好成一清晰的像。则下列说法正确的是（）A．照相机应用了这一成像规律B．蜡烛燃烧一段时间后，光屏上的像会向下移C．蜡烛不动，将透镜移至35cm处，移动光屏可能得到倒立的清晰像D．更换一个焦距小的凸透镜，只移动透镜仍可在光屏上得到清晰的像【例2】如图为某款数码相机的成像原理，镜头相当于一个凸透镜，影像传感器相当于光屏。拍照时，将镜头对准景物，相机通过自动调节，就能得到清晰的像。下列说法正确的是（）A．影像传感器上成的是正立的实像 B．为扩大拍摄范围应将镜头靠近景物C．拍摄到更大的像应将镜头远离景物 D．景物在2倍焦距以外才能成缩小的像考点三：眼镜和眼镜【例1】眼睛是心灵的窗户，爱护眼睛已经成为我们的共识。请据图回答。（1）如图是眼球成像原理图，欣赏风景时，进入眼球的光线经过___________的折射作用，在视网膜上形成物像，最终在大脑中形成视觉；（2）新生儿以及学龄前儿童的眼轴未达到成人水平，形成生理性远视。当儿童远视储备不足后，又因用眼不规范会形成近视。近视眼的纠正示意图是图乙的___________；（3）长时间用眼后，眼睛出现干眼症状。下列不支持使用眼药水缓解症状的是()A．眼药水中含有防腐剂，长期过度接触防腐剂，可能会对眼睛产生伤害。B．抗菌类眼药水成分大多是抗生素，随意滥用容易造成眼部菌群失调，产生抗药性。C．人工泪液类眼药水的主要成分是模拟天然泪液，眼睛干涩时，可适当缓解症状。D．使用治疗假性近视的眼药水，会勉强睫状肌继续工作，导致疲劳更难缓解。【例2】如图是眼睛结构示意图，对其分析不正确的是（）

A．如果眼睛是心灵的窗户，那么结构①角膜是窗户上那明亮的玻璃B．在成像过程中，对进入眼球的光线起折射作用的主要结构是②C．眼球的成像原理与凸透镜成像相似，相当于光屏的眼球结构是④D．近视眼的眼球前后径过短，远处物体所形成的物像落到视网膜的前方1．如果把一个玻璃球分割成五块，其截面如图，再将这五块玻璃a、b、c、d、e分别放在太阳光下，那么能使光线发散的是（）A．a B．b C．d D．都不行2．在“探究凸透镜的成像特点”实验中，所用凸透镜的焦距为10cm，光屏是用表面涂有白漆的铁板制成。小科把“F”发光物置于离凸透镜13cm处，移动光屏，在光屏上找到清晰的像，如图所示。小科看到光屏上像的形状和大小分别是（）A．、缩小B．、放大C．、放大 D．、缩小3．学生近视后可采用角膜塑形镜（俗称OK镜）进行矫正，矫正原理如图所示。通过OK镜矫正前后，人眼折光系统的焦距变化正确的是（）A．焦距增大B．焦距先增大后减小C．焦距减小 D．焦距先减小后增大4.小京通过焦距为10cm的凸透镜看到了提示牌上“关灯”两字放大的像，如图所示。下列说法正确的是（）A．“关灯”两字放大的像是实像B．提示牌上“关灯”两字在凸透镜的焦点上C．提示牌上“关灯”两字到凸透镜的距离小于10cmD．提示牌上“关灯”两字到凸透镜的距离大于20cm5．光刻机是芯片制造的核心设备之一，它的工作光源原理如图所示。可以将掩膜上的图形曝光在硅片上。下列说法正确的是（

）①缩图透镜是凸透镜，硅片相当于光屏②掩膜在硅片上成正立缩小的实像③若要硅片上所成的像更大，需将掩膜和硅片都向下移动④若此时掩膜向上移动1厘米，硅片向下移动1厘米，仍能呈清晰的像A．①④ B．②③ C．③④ D．①③6．2021年12月9日，我国航天员上了一堂精彩的太空授课，课上水球实验引人关注，王亚平老师站在距离水球30cm处，我们能看到王亚平老师倒立的像。接着向水球内注入气泡，能清楚的看到一正一反两个像，关于上述实验及现象说法正确的是（）A．没有注入气泡的水球相当于一个凸透镜，且焦距f>15cmB．注入气泡后，“正立”和“倒立”的像都是虚像。C．倒立的像是光的折射形成的，这个像是实像。D．正立的像是光的反射形成的，这个像是实像。7．2022年6月6日，是第二十七个“全国爱眼日”，主题为“关注普遍眼健康，共筑‘睛’彩大健康”。下列四幅图中，表示近视眼成像情况和矫正做法的是（）A．①③ B．①④ C．②③ D．②④8．如果把一个玻璃球分割成四块，其截面如图所示，再将这四块玻璃a、b、c、d分别放在太阳光下，那么能使光线发散的是（）A．a、c B．c C．b D．b、d9．购物支付已进入“刷脸”时代，消费者结账时只需面对摄像头（相当于一个凸透镜），经系统自动拍照、扫描等，确认相关信息后，即可完成交易。下列描述正确的是（）A．“刷脸”时，摄像头对光起发散作用B．要使像变大，消费者应远离摄像头C．“刷脸”时，面部经摄像头成倒立缩小的虚像D．“刷脸”时，面部应位于摄像头两倍焦距之外10．小宁在探究“平面镜成像”和“凸透镜成像”的两个实验中，分别把一个不透明且不光滑的挡板放在如图甲、乙所示的位置，则（）A．两个实验的挡板上均不能出现蜡烛的像B．两个实验中，小宁均不能看到蜡烛的像C．只有乙的挡板出现蜡烛的像且小宁能看到像D．甲、乙的挡板上均能出现蜡烛的像且小宁均能看到像11．为满足特殊人群的需求，有一种眼镜的镜片可以改变（如图甲），它的改变是通过在透明的薄膜中注入或抽出光学液体来实现。图乙是小宁同学看远处物体时的成像情况，图丙是小科同学看近处物体时的成像情况。下列说法正确的是（）A．镜片Ⅰ对光有会聚作用，镜片Ⅱ对光有发散作用B．小宁同学是近视眼，原因可能是他的晶状体凸度过小C．小科同学是远视眼，应选择镜片Ⅰ进行矫正D．经过矫正后，小宁、小科同学的视网膜上均能成清晰的倒立缩小的实像12．如图所示，小聪同学探究“凸透镜成像规律”实验，此时烛焰在光屏上成了一个清晰的像。下列说法正确的是（）

A．此时要使光屏上烛焰的像变小，可将蜡烛适当靠近透镜，光屏适当远离透镜即可B．实验中，蜡烛越烧越短，可将透镜向上移动一定距离，就能使像移到光屏中心C．保持透镜位置不动，将蜡烛和光屏位置互换后，屏上能看到一个缩小的实像D．保持透镜和光屏位置不动，把蜡烛向左移动一定距离，若要在屏上继续成清晰的像，需换用焦距更长的凸透镜13．某校一研究性学习小组的同学在调查本班同学的近视率时发现，该班有76%的学生都患了近视。下面是该小组的同学在一起讨论分析后总结的关于近视产生的原因和矫正方法，其中正确的是（）①晶状体凸度过大②晶状体凸度过小③眼球前后径过长④眼球前后径过短⑤物像落在视网膜前方⑥物像落在视网膜后方⑦配戴凹透镜⑧配戴凸透镜A．①④⑤⑦ B．②④⑥⑧ C．①③⑤⑦ D．②③⑤⑧14．如图甲测凸透镜的焦距，如图乙“探究凸透镜成像的规律”，实验过程中小科同学将蜡烛分别放在甲、乙、丙、丁不同的位置（图甲和图乙中的透镜相同），下列说法正确的是（

）A．由图甲可知凸透镜的焦距是40cmB．将蜡烛放在丙位置，若凸透镜上有一个泥点，则在光屏上不会出现泥点的影子C．图乙四个位置中，移动光屏，4个位置上的蜡烛都可以在光屏上成像D．将蜡烛放在乙位置，光屏应向左移动才能找到清晰的像，此时成放大的像15．根据如图所示现象，可以判断该侦探手持的是一枚（）A．凹透镜，可以用来矫正近视眼B．凹透镜，可以用来矫正远视眼C．凸透镜，可以用来矫正近视眼D．凸透镜，可以用来矫正远视眼16．在“探究凸透镜成像的规律”实验时，某小组测量出物距和像距的数据，并绘制成如图所示的图像，根据图像可知（）A．该凸透镜的焦距f＝20cmB．当物距u＝30cm时，成倒立、缩小的实像，照相机利用了这条规律C．当物距u＝8cm时，成倒立、放大的实像，幻灯机利用了这条规律D．若把物体从距凸透镜30cm处向距凸透镜15cm处移动过程中，所成的像会逐渐变小17．在“探究凸透镜成像的规律”的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示，此时烛焰在光屏上成一个清晰的像，则下列判断不正确的是（）

A．这个清晰的像是倒立、缩小的实像B．将蜡烛移动到40cm刻度处，无论怎样移动光屏，都不会在光屏上成像C．将蜡烛移动到25cm刻度处，应向右移动光屏，才能再次在光屏上得到清晰的像D．此凸透镜的焦距大于20cm18．3D电影具有三维立体视觉效果，拍摄时，将两个摄像头按照人两眼间的距离放置，同时拍摄，制成胶片；放映时，两个放映机在银幕上呈现两个略有差异的画面，观看者带上特殊眼镜后，就和直接用双眼看到物体的效果一样。关于3D电影，下列说法错误的是（）A．光在银幕上发生的是漫反射B．拍摄时，两镜头中心间的距离约为7厘米C．画面在人眼视网膜上所成的像是倒立、缩小的实像D．放映时，胶片到放映机镜头的距离大于2倍的镜头焦距19．眼对于我们认识世界至关重要，人通过眼获取了总量80%以上的信息。如图为眼的纵切示意图。（1）由看近到望远时需要由睫状肌调节[()]___________的曲度。（2）某同学经常玩智能手机和平板电脑，导致患上近视眼。该同学看物体时，外界物体的像落在[④]视网膜的___________（选填“前”或“后”）方，可佩戴___________（选填“凸透镜”或“凹透镜”）矫正，从而在___________形成视觉。20．如图甲所示为眼球的结构示意图，如图乙所示为正常眼、近视眼和远视眼的眼球同时看一个圆球的示意图。请回答下列问题：（1）刚走进电影院时几乎什么也看不见，片刻后才能看清周围的人。这种变化是由于眼球甲中的______（填结构名称）变大了。（2）由图乙可知，______（填序号）是正常眼，②需要配戴______镜来校正视力。21．在“探究凸透镜成像的规律”时得出的一些结论：如图所示，______倍焦距处是成实像和虚像的分界点，______倍焦距处是成放大的像和缩小的像的分界点。无论成实像还是成虚像，蜡烛总是越靠近______，成的像越大。蜡烛向上移动时像向______移动。用火柴盒把凸透镜的一半遮掉，光屏上______（填“能”或“不能”）成完整的像，光屏上像的亮度变______。22．结合探究凸透镜的成像规律的实验，完成下列内容。（1）如图甲所示，将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上。点燃蜡烛后，调节凸透镜和光屏的高度，使它们的中心与烛焰中心大致在同一高度。其目的是使像成在______。由图甲可知，该凸透镜的焦距为______cm；（2）如图乙所示，正好能成一个清晰的像，则在光屏上得到一个清晰的______（选填“倒立”或“正立”）、______（选填“放大”或“缩小”）的实像。保持蜡烛和光屏位置不变，将透镜移动至______cm刻度处还能出现一个______（选填“放大”或“缩小”）的实像；（3）当烛焰距凸透镜7cm时，眼睛通过透镜观察到虚像可能是图丙中的______（填序号）A．B．C．D．23.2022年6月6日时第27个全国“爱眼日”，作为青少年要爱眼护眼，科学用眼。为进一步探究“眼睛的成像规律”，小科自制了一个水凸透镜来模拟晶状体，如图甲所示。水凸透镜通过注水或抽水可改变自身厚度大小。当向水凸透镜里注水时，水凸透镜的焦距将变小；当向水凸透镜里抽水时，水凸透镜的焦距将变大。（1）小科将蜡烛、水凸透镜和光屏安装至如图甲所示位置，恰能在光屏上得到一个清晰的像，此时像的性质是______，同时可推断出此时水凸透镜的焦距可能是______（选填“8cm”“18cm”或“28cm”）；（2）在所示实验场景下，小科把自己的眼镜给水凸透镜“戴上”，当从水凸透镜中注入适量的水后，他发现再次变清晰了，由此判断小科戴的是______眼镜（选填“近视”或“远视”）。若小科想摘掉眼镜，还可通过睡眠时使用角膜塑形镜（俗称“OK镜”）来改变原本厚度均匀的眼睛的角膜弧度，实现视力的矫正，经过一段时间的治疗，小科的眼角膜应该呈现哪种形态______？24．在学习了“凸透镜成像的规律”后，某项目化小组同学制作了一款“手机投影仪”，准备的材料有凸透镜若干个、硬纸板、胶水、美工刀等。操作过程如下：①用美工刀裁剪硬纸板并用胶水固定，制作了一个长50厘米、宽20厘米、高20厘米的纸盒。②将手机固定在距离纸盒右端20厘米处（如图虚线位置）。③选择合适的凸透镜，在纸盒的右端剪出等大的位置，用胶水将凸透镜固定在纸盒右端（如图）。④最后，打开手机屏幕，盖上顶部纸板，就可以在白墙上看到手机的投影。展示初步成果后，小组成员给予评价，提出可完善的意见，小组同学再进行交流讨论……（1）下面选项中有四块不同焦距的凸透镜，为了能在白墙上得到清晰、放大的像，可选择()A．焦距为20厘米的凸透镜

B．焦距为15厘米的凸透镜C．焦距为10厘米的凸透镜

D．焦距为5厘米的凸透镜（2）在实验中，光屏上已得到清晰的像，当用不透明的纸片遮住凸透镜的上半部，则______（选填“能”或“不能”）出现完整的像；（3）若在光屏得到像总是偏上，在保持凸透镜位置不变的情况下，如何通过调整手机的位置，使像重新呈现在光屏中央？________________________（4）评价小组小溪同学提出建议：可以将纸盒内部均匀的涂成黑色，并将“投影仪”放在较暗的房间，投影效果更好。针对小溪的建议，你觉