①視頻講解——《透鏡的幾種應(yīng)用》②視頻講解——《凸透鏡成像》③動(dòng)畫(huà)演示——《凸透鏡成像規(guī)律》
第1節(jié) 凸透鏡與凹透鏡
知識(shí)一 凸透鏡和凹透鏡
1. 凸透鏡和凹透鏡（1）凸透鏡：凸透鏡的中央較厚、邊緣較薄，兩個(gè)表面中至少有一個(gè)是球面的一部分。（2）凹透鏡：凹透鏡的中央較薄、邊緣較厚，兩個(gè)表面中至少有一個(gè)是球面的一部分。（3）薄透鏡：如果透鏡的厚度遠(yuǎn)小于球面的半徑，這種透鏡就叫作薄透鏡。
2. 透鏡的主光軸和光心（1）光心：透鏡的中心稱為光心，通過(guò)光心的光傳播方向不變；可以認(rèn)為薄透鏡的光心就在透鏡的中心。（2）主光軸：通過(guò)光心且垂直于透鏡表明的直線稱為主光軸（簡(jiǎn)稱光軸）。
知識(shí)二 透鏡對(duì)光的作用
1. 凸透鏡對(duì)光的作用凸透鏡對(duì)光有會(huì)聚作用（也叫會(huì)聚透鏡）。（1）平行于透鏡主光軸的幾束光射向凸透鏡，通過(guò)透鏡后會(huì)聚于主光軸上的某一點(diǎn)。（2）與透鏡主光軸不平行的幾束光射向凸透鏡，通過(guò)透鏡后也是會(huì)聚的。
2. 凹透鏡對(duì)光的作用凹透鏡對(duì)光有發(fā)散作用（也叫發(fā)散透鏡）。（1）與透鏡主光軸平行的幾束光射向凹透鏡，通過(guò)透鏡后會(huì)發(fā)散。（2）與透鏡主光軸不平行的幾束光射向凹透鏡，通過(guò)透鏡后也是發(fā)散。（與入射光線比）
知識(shí)三 焦點(diǎn)和焦距
1. 凸透鏡的焦點(diǎn)和焦距（1）焦點(diǎn) 凸透鏡能使跟主光軸平行的光會(huì)聚在主光軸上的一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)叫作凸透鏡的焦點(diǎn)，用F表示。凸透鏡有兩個(gè)焦點(diǎn)，關(guān)于光心對(duì)稱。（2）焦距 焦點(diǎn)到凸透鏡光心的距離叫作焦距，用 f 表示。凸透鏡的焦距越短，對(duì)光的會(huì)聚作用越強(qiáng)。
2. 凹透鏡的焦點(diǎn)和焦距（1）焦點(diǎn) 平行于主軸的光通過(guò)凹透鏡后發(fā)散，發(fā)散光線的反向延長(zhǎng)線交于主光軸上一點(diǎn)，它不是實(shí)際光線的會(huì)聚點(diǎn)，叫作焦點(diǎn)F。凹透鏡有兩個(gè)焦點(diǎn)，關(guān)于光心對(duì)稱。
（2）焦距 焦點(diǎn)到凹透鏡光心的距離叫作焦距，用 f 表示。凹透鏡的焦距越短，對(duì)光的發(fā)散作用越強(qiáng)。
3. 凸透鏡的三條特殊光線
（1）通過(guò)光心的光線傳播方向不改變。（2）平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后通過(guò)焦點(diǎn)。（3）經(jīng)過(guò)凸透鏡焦點(diǎn)的光線經(jīng)凸透鏡折射后平行于主光軸。
4. 凹透鏡的三條特殊光線
（1）通過(guò)光心的光線傳播方向不改變；（2）平行于主光軸的光線經(jīng)凹透鏡后發(fā)散光線的反向延長(zhǎng)線通過(guò)焦點(diǎn)；（3）對(duì)著凹透鏡異側(cè)虛焦點(diǎn)入射的光線經(jīng)折射后平行于主光軸。
【例題1】小明家里有兩種透鏡，學(xué)習(xí)了透鏡知識(shí)之后，他利用太陽(yáng)光辨認(rèn)區(qū)分兩種透鏡并測(cè)量凸透鏡的焦距。（1）他把兩個(gè)透鏡分別正對(duì)太陽(yáng)光，在光屏上出現(xiàn)了如圖甲、乙所示的光斑，________是凸透鏡（選填“甲”或“乙”）；（2）測(cè)量凸透鏡焦距時(shí)，他移動(dòng)透鏡等光屏上形成一個(gè)_____ 、_____的光斑時(shí)，用刻度尺測(cè)量光斑到透鏡的距離如圖丙所示，該凸透鏡的焦距為_(kāi)____ cm。
題型一、透鏡與透鏡對(duì)光的作用
（1）圖甲光斑的中間比較暗，圖乙中間出現(xiàn)亮斑，所以甲對(duì)光線具有發(fā)散作用，是凹透鏡，乙對(duì)光線具有會(huì)聚作用，是凸透鏡。（2）由圖丙可知，光屏上得到的最小、最亮的光斑便是凸透鏡的焦點(diǎn)，所以焦距為10.0cm。
【例題2】如圖所示為光線通過(guò)透鏡的光路圖，其中正確的是 （　　）
AB．從焦點(diǎn)射出的光線，經(jīng)凸透鏡后平行于主光軸，故A錯(cuò)誤，B正確；CD．平行于主光軸入射的光線，經(jīng)凹透鏡后，折射光線的反射延長(zhǎng)線過(guò)異側(cè)焦點(diǎn)，反射延長(zhǎng)線不是實(shí)際光線，應(yīng)用虛線表示，故CD錯(cuò)誤。 故選B。
（1）判斷透鏡類型的方法：根據(jù)透鏡的表面是凸還是凹來(lái)判斷透鏡的類型并不可靠，要通過(guò)比較透鏡中間與邊緣的厚度來(lái)確定透鏡的類型，因?yàn)橛械耐哥R可能是一面凸一面凹。（2）根據(jù)透鏡對(duì)光的作用判斷：折射光線相對(duì)于入射光線會(huì)聚了，則透鏡是凸透鏡；折射光線相對(duì)于入射光線發(fā)散了，則透鏡是凹透鏡。（3）平行光聚焦法粗測(cè)凸透鏡的焦距：太陽(yáng)光近似為平行光，讓凸透鏡正對(duì)太陽(yáng)光時(shí)，太陽(yáng)光垂直于透鏡入射，此時(shí)入射光線平行于主光軸，當(dāng)光斑最小最亮?xí)r，該點(diǎn)即為凸透鏡的焦點(diǎn)。如果不正對(duì)太陽(yáng)光，最小光斑并不在主光軸上，此時(shí)的光斑不在焦點(diǎn)上，所以測(cè)出的距離也不是焦距。
會(huì)聚作用≠光一定會(huì)聚，發(fā)散作用≠光一定發(fā)散會(huì)聚作用是指能使光匯攏，但匯攏后的光不一定會(huì)變成會(huì)聚光。如圖甲所示，凸透鏡使通過(guò)它的一束光發(fā)散程度變小了，但該光束依然發(fā)散。發(fā)散作用是指能使光發(fā)散，但發(fā)散后的光并不一定是發(fā)散光。如圖乙所示，凹透鏡對(duì)通過(guò)它的一束會(huì)聚光有發(fā)散作用，但光經(jīng)過(guò)凹透鏡后依然是會(huì)聚光，還能會(huì)聚于一點(diǎn)。
【例題3】按要求作圖（保留作圖痕跡）。如圖所示為凹透鏡及兩條入射光線，請(qǐng)畫(huà)出通過(guò)凹透鏡后的折射光線。
平行于凹透鏡主光軸入射的光線的折射光線的反向延長(zhǎng)想過(guò)另一邊焦點(diǎn)；過(guò)光心的光線不發(fā)生偏轉(zhuǎn)，如圖所示。
題型二、利用透鏡三條特殊光線作圖
【例題4】如圖甲所示是我國(guó)首創(chuàng)的“吸毒人員瞳孔檢測(cè)鑒定儀”，它主要對(duì)眼球經(jīng)凸透鏡成的像進(jìn)行分析，從而為辨別吸毒人員提供了依據(jù)。如圖乙所示是兩束來(lái)自眼球表面的光，請(qǐng)畫(huà)出此光線經(jīng)凸透鏡后折射光線的位置。
凸透鏡對(duì)光有會(huì)聚作用，平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡后過(guò)焦點(diǎn)，根據(jù)光路可逆，過(guò)焦點(diǎn)的光線經(jīng)凸透鏡后平行于主光軸。如圖所示。
熟記透鏡三條特殊光線（主要光線）經(jīng)透鏡折射后的傳播規(guī)律，并分清凸透鏡和凹透鏡三條特殊光線的異同。利用透鏡的三條特殊光線作圖時(shí)，一定要注意：（1）一定要用尺規(guī)作圖；（2）不要遺漏光線的箭頭；（3）光線用實(shí)線，輔助線用虛線。
第2節(jié) 探究：凸透鏡成像的規(guī)律
【實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)】在光具座上，將點(diǎn)燃的蠟燭從離透鏡較遠(yuǎn)的位置（2倍焦距外）逐漸靠近凸透鏡。調(diào)整光屏位置使?fàn)T焰發(fā)出的光經(jīng)凸透鏡折射后，在光屏上成清晰的像；光屏上不能成像時(shí)，透過(guò)凸透鏡觀察燭焰的像。通過(guò)觀察分析得出凸透鏡成像的規(guī)律。
知識(shí)一 探究凸透鏡成像的規(guī)律
【實(shí)驗(yàn)步驟】1. 將蠟燭、凸透鏡、光屏依次安裝在光具座上，注意三者之間的相對(duì)位置，如圖所示。2. 點(diǎn)燃蠟燭，調(diào)整光屏、凸透鏡、燭焰的高度，使它們的中心在同一高度。
3. 將蠟燭放在離凸透鏡較遠(yuǎn)的位置（2倍焦距外），調(diào)整光屏位置，使?fàn)T焰經(jīng)凸透鏡折射后在光屏上成清晰的像，將觀察到的像的情況和物距、像距等記錄在表中。4. 移動(dòng)蠟燭逐漸靠近凸透鏡，同時(shí)調(diào)整光屏，在燭焰經(jīng)凸透鏡折射后在光屏上分別成等大清晰的像、放大清晰的像時(shí)，將成像的情況和物距、像距等記錄在表中。5. 將蠟燭移到凸透鏡焦點(diǎn)處，觀察能否成像。再繼續(xù)移動(dòng)蠟燭靠近凸透鏡，觀察燭焰在光屏上能否成像。撤去光屏，透過(guò)凸透鏡觀察燭焰的像。將觀察到的情況記錄在表中。6. 重復(fù)幾次上面的實(shí)驗(yàn)操作，記錄觀察到的情況。
凸透鏡焦距 f=10 cm
分析上表的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，歸納出凸透鏡成像的規(guī)律。（1）像的虛實(shí) _______（u=f ）是成虛像和實(shí)像的分界點(diǎn)，當(dāng)物距大于1倍焦距時(shí)，物體成實(shí)像，當(dāng)物距小于1倍焦距時(shí)，物體成虛像。（2）像的大小 ________處（u=2f ）是成像大小的分界點(diǎn)，當(dāng)物距大于2倍焦距時(shí)，成縮小的像，當(dāng)物距小于2倍焦距時(shí)，成放大的像。（3）像的正倒 凸透鏡所成的實(shí)像都是_____側(cè)倒立，虛像都是____側(cè)正立。
（4）物距、像距與像的大小關(guān)系不論成實(shí)像還是虛像，成放大的像時(shí)必定像距____于物距，成縮小的像時(shí)必定像距_____于物距。（5）像和像距隨物距的變化規(guī)律①凸透鏡成實(shí)像時(shí)，物距減小，像距變___，像變___，像與物同方向移動(dòng)；物距增大，像距變小，像變小，像與物同方向移動(dòng)。
一焦分虛實(shí)，二焦分大??；物近（離焦點(diǎn)）像遠(yuǎn)像變大；虛像（與物）同側(cè)正，實(shí)像異側(cè)倒，像物相互跟著跑。
②凸透鏡成虛像時(shí)，物距減小，像距減小，像變小。
【凸透鏡成像規(guī)律的表格記憶】
（1）在做實(shí)驗(yàn)時(shí), 某同學(xué)無(wú)論怎樣移動(dòng)光屏, 都無(wú)法在光屏上觀察到燭焰的像。發(fā)生這一現(xiàn)象可能的原因有哪些？
（2）用卡片把透鏡遮住一部分，光屏上得到燭焰的像是否完整？像的亮度有什么變化？
（3）當(dāng)蠟燭長(zhǎng)度變短時(shí)，像在光屏上的位置怎樣變化？為使像仍成在光屏的中央，應(yīng)怎樣調(diào)節(jié)？
可能原因有：燭焰、凸透鏡、光屏的中心不在同一高度上；蠟燭的位置在透鏡的一倍焦距以內(nèi)；蠟燭的位置在透鏡的焦點(diǎn)上。
光屏上像的性質(zhì)不變，還是完整的，但亮度會(huì)變暗些。
像將會(huì)向上移動(dòng)。調(diào)節(jié)方法：將光屏向上移動(dòng)；將蠟燭向上移動(dòng)；將透鏡和光屏同時(shí)向下調(diào)節(jié)。
（4）實(shí)像與虛像有哪些不同?
實(shí)像與虛像的不同：實(shí)像既可以用光屏承接，?也可以用眼睛直接觀看。?虛像雖然能用眼睛直接觀看，?但不能用光屏承接。?
【例題1】在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實(shí)驗(yàn)中，將蠟燭、凸透鏡和光屏在光具座上的位置如圖所示時(shí)，在光屏上恰好觀察到燭焰清晰的像。則下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（　　）A．此時(shí)，光屏上得到倒立、縮小的實(shí)像B．蠟燭和凸透鏡位置不變，移動(dòng)光屏至80 cm刻度處，光屏上可接收到倒立、等大的實(shí)像C．蠟燭和光屏位置不變，將凸透鏡移至40 cm刻度處，在光屏上能觀察到一個(gè)放大的像D．若將凸透鏡焦距變小，則蠟燭向右移，光屏上還能觀察到一個(gè)像
題型一、探究凸透鏡的成像規(guī)律
當(dāng)蠟燭在20cm處時(shí)，在光屏上成一個(gè)清晰的像，所以f

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第四章 神奇的透鏡

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