?第五章 透鏡及其應(yīng)用
【思維導(dǎo)圖】

【必背手冊(cè)】
★知識(shí)點(diǎn)一：透鏡
1.透鏡：透明物質(zhì)制成（一般是玻璃），至少有一個(gè)表面是球面的一部分，對(duì)光起折射作用的光學(xué)元件。
2.透鏡的類型：
（1）凸透鏡：邊緣薄，中央厚。（圖甲）
（2）凹透鏡：邊緣厚，中央薄。（圖乙）

3.主光軸和光心
（1）主光軸：通過透鏡的兩個(gè)球面球心的直線叫主光軸。
（2）光心：主光軸上有個(gè)特殊的點(diǎn)，通過它的光傳播方向不變。（透鏡中心可認(rèn)為是光心）

【微點(diǎn)撥】
1.凡是透光性能優(yōu)良的材料都能磨制成透鏡，如冰、水晶、金剛石、高分子透明樹脂、有機(jī)玻璃等。
2.透鏡是一種模型，常見的物體如近視鏡、遠(yuǎn)視鏡、放大鏡，甚至一滴水都可以看做是一個(gè)透鏡。
★知識(shí)點(diǎn)二：透鏡對(duì)光的作用
1.凸透鏡：對(duì)光有會(huì)聚作用。（如圖所示，凸透鏡相當(dāng)于兩個(gè)三棱鏡組合，厚的一端相對(duì)）
2.凹透鏡：對(duì)光有發(fā)散作用。（如圖所示，凹透鏡相當(dāng)于兩個(gè)三棱鏡組合，薄的一端相對(duì)）
　　　　　　　　　　　
【微點(diǎn)撥】
1.凸透鏡對(duì)光線具有會(huì)聚作用，但并不是說(shuō)通過凸透鏡后的光束一定會(huì)聚在一點(diǎn)，或一定是一束會(huì)聚光束，因?yàn)闀?huì)聚是相對(duì)于不發(fā)生折射時(shí)的光線來(lái)說(shuō)的。
2.凹透鏡對(duì)光線具有發(fā)散作用，但并不是說(shuō)通過凹透鏡后的光束一定是發(fā)散的，或延長(zhǎng)不相交，因?yàn)榘l(fā)散是相對(duì)于不發(fā)生折射時(shí)的光線來(lái)說(shuō)的。
3.焦點(diǎn)：凸透鏡能使跟主軸平行的光線會(huì)聚在主光軸上的一點(diǎn)，這點(diǎn)叫透鏡的焦點(diǎn)，用“F”表示。
4.虛焦點(diǎn)：跟主光軸平行的光線經(jīng)凹透鏡后變得發(fā)散，發(fā)散光線的反向延長(zhǎng)線相交在主光軸上一點(diǎn)，這一點(diǎn)不是實(shí)際光線的會(huì)聚點(diǎn)，所以叫虛焦點(diǎn)。
5.焦距：焦點(diǎn)到光心的距離叫焦距，用“f”表示?！?br /> 【微點(diǎn)撥】
1.凸透鏡有兩個(gè)焦點(diǎn)，并且關(guān)于光心對(duì)稱；凹透鏡有兩個(gè)虛焦點(diǎn)，關(guān)于光心對(duì)稱。
2.凸透鏡的焦距f的大小表示其會(huì)聚能力的強(qiáng)弱，f越小，對(duì)光的會(huì)聚能力越強(qiáng)；凹透鏡焦距f的大小表示其發(fā)散能力的強(qiáng)弱，f越小，對(duì)光的發(fā)散能力越強(qiáng)。
3.由于光路可逆，若把光源放在焦點(diǎn)上，光源射向透鏡的光，經(jīng)凸透鏡折射后將變?yōu)槠叫泄?，因此利用凸透鏡可產(chǎn)生平行光。
★知識(shí)點(diǎn)三：三條特殊光線（主要光線）
凸透鏡
通過光心的光線經(jīng)凸透鏡后傳播方向不變
通過凸透鏡焦點(diǎn)的光線經(jīng)凸透鏡折射后平行于主光軸
跟主光軸平行的光線經(jīng)凸透鏡折射后過焦點(diǎn)



凹透鏡
通過光心的光線經(jīng)凹透鏡后傳播方向不變
射向凹透鏡的光線如果其延長(zhǎng)線通過虛焦點(diǎn)，則經(jīng)凹透鏡折射后平行于主光軸
跟主光軸平行的光線經(jīng)凹透鏡折射后，折射光線的反向延長(zhǎng)線過焦點(diǎn)



★知識(shí)點(diǎn)四：照相機(jī)（攝像頭）
1.照相機(jī)原理：來(lái)自物體的光經(jīng)過照相機(jī)鏡頭后會(huì)聚在膠卷上，形成被照物體的像。膠卷上涂著一層對(duì)光敏感的物質(zhì)，它在曝光后發(fā)生化學(xué)變化，物體的像就被記錄在膠卷上，經(jīng)過顯影、定影后成為底片，再用底片洗印就可以得到相片。

2.構(gòu)造：鏡頭（凸透鏡）、膠片、調(diào)焦環(huán)、光圈環(huán)、快門等幾部分組成。

3.成像特點(diǎn)：（1）照相機(jī)成縮小、倒立的實(shí)像；（2）像距小于物距；（3）像與物體位于凸透鏡的兩側(cè)。
【微點(diǎn)撥】
1.物體離照相機(jī)鏡頭的距離（物距）大于底片離照相機(jī)的距離（像距）。
2.物體離照相機(jī)鏡頭越遠(yuǎn)，物體在膠卷上所成的像越小，像的位置（底片或膠片到鏡頭的距離）越近。
★知識(shí)點(diǎn)五：投影儀（幻燈機(jī)）
1.成像原理及示意圖：鏡頭相當(dāng)于凸透鏡，成倒立、放大、實(shí)像。

2.構(gòu)造：凹面鏡、光源、螺紋透鏡、凸透鏡、平面鏡。
【微點(diǎn)撥】
1.幻燈機(jī)和投影儀的調(diào)節(jié)：
（1）透明膠片到鏡頭的距離（物距）小于鏡頭到屏幕的距離（像距）；
（2）透明膠片離鏡頭越近時(shí)，屏幕上所成的像越大，像到鏡頭的距離越大。所以要想讓屏幕上的像大一些，向下調(diào)凸透鏡，減小凸透鏡到物體的距離，增大投影儀到光屏的距離。
（3）幻燈機(jī)（投影儀）成的像上下顛倒，左右相反。如下圖：

2.幻燈機(jī)和投影儀的構(gòu)造及作用：
類別
構(gòu)造
作用
幻燈機(jī)
凸透鏡
成倒立、放大的實(shí)像
聚光鏡
加強(qiáng)照到幻燈片上的光
凹面鏡
反射會(huì)聚光線，照亮透明膠片
光屏
承接像
投影儀
凸透鏡
成倒立、放大的實(shí)像
螺紋透鏡
會(huì)聚光線，照亮透明膠片
平面鏡
改變光路
凹面鏡
反射會(huì)聚光線，照亮透明膠片
光屏
承接像
★知識(shí)點(diǎn)六：放大鏡
1.成像原理：放大鏡（凸透鏡）成正立、放大的虛像。

2.成像規(guī)律：（1）像與物體位于凸透鏡的同側(cè)；（2）放大鏡離被觀察的物體越近，所成的像越??；放大鏡離物體越遠(yuǎn)，所成的像越大；（3）如果放大鏡與物體的距離大到一定程度，所成的放大的虛像便消失了。
★知識(shí)點(diǎn)七：實(shí)像和虛像
1.實(shí)像：照相機(jī)和投影儀所成的像，是光通過凸透鏡射出后會(huì)聚形成的，如果把感光膠片放在適度的位置，能記錄下所成的像。這種像叫做實(shí)像。
2.虛像：沒有實(shí)際光線會(huì)聚，只是人眼逆著出射光的方向看去，感到光是從虛像處發(fā)出。
【微點(diǎn)撥】
1.實(shí)像是實(shí)際光線會(huì)聚而成的，可以用光屏承接。
2.沒有實(shí)際光線會(huì)聚，出射光線的反向延長(zhǎng)線相交所成的像是虛像，虛像無(wú)法用光屏承接。人眼逆著出射光的方向看去，感覺好像是光從虛像出發(fā)出的。
3.實(shí)像和虛像的區(qū)別：
類別
定義
表現(xiàn)
實(shí)例
實(shí)像
實(shí)際光線會(huì)聚而成
能用光屏承接，能被眼睛觀察

虛像
反射（或折射）光線的反向延長(zhǎng)線相交而成
不能用光屏承接，能被眼睛觀察

★知識(shí)點(diǎn)八：凸透鏡成像規(guī)律
1.凸透鏡成像規(guī)律：如圖是常見凸透鏡成像規(guī)律光路圖，詳見下表（1）。
表（1）凸透鏡成像規(guī)律表
成像條件物距（u）
成像的性質(zhì)
像距（v）
應(yīng)用
u﹥2f
倒立、縮小的實(shí)像
f﹤v﹤2f
照相機(jī)（圖a）
u=2f
倒立、等大的實(shí)像
v=2f
圖d
f﹤u﹤2f
倒立、放大的實(shí)像
v﹥2f
投影儀（圖b）
u=f
不成像

射出的是平行光線
0﹤u﹤f
正立、放大的虛像
v﹥f
放大鏡（圖c）


a. u﹥2f
b. f﹤u﹤2f


c.0﹤u﹤f
d.u=2f
凸透鏡成像光路圖
2.凹透鏡成像規(guī)律：凹透鏡始終成縮小、正立的虛像，如圖所示。

凹透鏡成像光路圖
注意：大家還要記?。禾撓?，物、像同側(cè)；實(shí)像，物、像異側(cè)。
【知識(shí)詳解】凸透鏡成像的規(guī)律
規(guī)律1:當(dāng)物距大于2倍焦距時(shí)，則像距在1倍焦距和2倍焦距之間，成倒立、縮小的實(shí)像。此時(shí)像距小于物距，像比物小，物像異側(cè)。應(yīng)用:照相機(jī)、攝像機(jī)。
規(guī)律2:當(dāng)物距等于2倍焦距時(shí)，則像距也在2倍焦距， 成倒立、等大的實(shí)像。此時(shí)物距等于像距，像與物大小相等，物像異側(cè)。應(yīng)用:測(cè)焦距。
規(guī)律3:當(dāng)物距小于2倍焦距、大于1倍焦距時(shí)，則像距大于2倍焦距， 成倒立、放大的實(shí)像。此時(shí)像距大于物距，像比物大，物像異側(cè)。應(yīng)用:投影儀、幻燈機(jī)、電影放映機(jī)。
規(guī)律4:當(dāng)物距等于1倍焦距時(shí)，則不成像，成平行光射出。
規(guī)律5:當(dāng)物距小于1倍焦距時(shí)，則成正立、放大的虛像。此時(shí)像距大于物距，像比物大，物像同側(cè)。應(yīng)用:放大鏡。
★知識(shí)點(diǎn)九：探究凸透鏡成像規(guī)律
1.實(shí)驗(yàn)內(nèi)容
【實(shí)驗(yàn)?zāi)康摹客哥R凸透鏡成像規(guī)律。像與物的大小關(guān)系、物距變化成像規(guī)律變化、像的虛實(shí)。
【實(shí)驗(yàn)器材】凸透鏡、光具座、蠟燭、光屏、火柴等。
【實(shí)驗(yàn)步驟】一、按圖組裝器材。調(diào)整蠟燭、凸透鏡、光屏在同一水平線上。

二、將蠟燭放在遠(yuǎn)處（此時(shí)u>2f），移動(dòng)光屏直至在光屏上成清晰的像；觀察像的大小、正立還是倒立，并測(cè)量物距和像距；數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)表格。
三、將蠟燭往凸透鏡方向移動(dòng)，使2f>u>f，移動(dòng)光屏直至在光屏上成清晰的像；觀察像的大小、正立還是倒立，并測(cè)量物距和像距；數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)表格。
四、將蠟燭繼續(xù)往凸透鏡方向移動(dòng)，使u=f，移動(dòng)光屏，看能否成像。
五、將蠟燭繼續(xù)往凸透鏡方向移動(dòng)，使u2f















u=2f





2f>u>f















u=f





u2f
縮小
倒立
實(shí)像
2ff
放大
倒立
實(shí)像
v>2f
投影儀
u

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