1、透鏡的分類以及辨別凸、凹透鏡的方法
(1)透鏡是用透明物質(zhì)制成的表面為球面一部分的光學(xué)元件,透鏡是根據(jù)光的折射現(xiàn)象制成的。
(2)透鏡與面鏡區(qū)別:面鏡利用光的反射現(xiàn)象成像,透鏡利用光的折射現(xiàn)象成像;透鏡成像遵循光的折射定律,面鏡成像遵循光的反射定律。
(3)透鏡分類:透鏡分為凸透鏡和凹透鏡。
①凸透鏡:中間厚、邊緣薄的透鏡(遠(yuǎn)視鏡鏡片,照相機(jī)的鏡頭、投影儀的鏡頭、放大鏡等)。
②凹透鏡:中間薄、邊緣厚的透鏡(近視鏡等)。
(4)凹透鏡與凸透鏡的辨別:
①觸摸法:用手摸,凸透鏡:中間厚兩邊薄,凹透鏡:中間薄兩邊厚。
②成像法;放在書上的字上,放大是凸透鏡,縮小是凹透鏡。
③太陽(yáng)聚焦法:把透鏡放在陽(yáng)光下,再放一張白紙?jiān)谕哥R下,若能在紙上找到一個(gè)很亮的點(diǎn)(焦點(diǎn))即為凸透鏡,否則為凹透鏡。
2、主光軸、光心、焦點(diǎn)和焦距
(1)過透鏡兩個(gè)球面球心的直線叫主光軸(主軸),用“CC/”表示,透鏡的幾何中心叫光心,用“O”表示。
(2)平行于凸透鏡主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后會(huì)聚于主光軸上一點(diǎn),這點(diǎn)叫凸透鏡焦點(diǎn),用“F”表示,如圖(2)a所示;平行于凹透鏡主光軸的光線經(jīng)凹透鏡折射后發(fā)散,其反向延長(zhǎng)線會(huì)交于一點(diǎn),這是凹透鏡的焦點(diǎn)(虛焦點(diǎn)),如圖(2)b所示。
(3)焦點(diǎn)到光心的距離焦距,焦距用“f”表示,圖(1)中就是“OF”之間的距離。凸透鏡和凹透鏡都各有兩個(gè)焦點(diǎn),凸透鏡的焦點(diǎn)是實(shí)焦點(diǎn),凹透鏡的焦點(diǎn)是虛焦點(diǎn)。
(4)物體到光心的距離叫物距,用“u”表示。
(5)像到光心的距離叫像距,用“v”表示。
3、凸透鏡的會(huì)聚作用與凹透鏡的發(fā)散作用
透鏡的作用:凸透鏡有會(huì)聚光線作用,所以凸透鏡也叫會(huì)聚透鏡;凹透鏡有發(fā)散光線作用,所以凹透鏡也叫發(fā)散透鏡。
(1)凸透鏡分為雙凸、平凸和凹凸(或正彎月形)等形式,凸透鏡有會(huì)聚作用故又稱聚光透鏡,較厚的凸透鏡則有望遠(yuǎn)、會(huì)聚等作用,這與透鏡的厚度有關(guān)。
(2)凹透鏡對(duì)光有發(fā)散作用.平行光線通過凹球面透鏡發(fā)生偏折后,光線發(fā)散,成為發(fā)散光線,不可能形成實(shí)性焦點(diǎn),沿著散開光線的反向延長(zhǎng)線,在投射光線的同一側(cè)交于F點(diǎn),形成的是一虛焦點(diǎn)(凹透鏡有兩個(gè)虛焦點(diǎn))。
4、透鏡的光路圖,透鏡的三條特殊光線:過光心的光線、平行于主光軸的光線、經(jīng)過凸透鏡焦點(diǎn)的光線。
(1)過光心的光線,經(jīng)透鏡折射后傳播方向不改變,如圖所示。
過光心的光線
(2)平行于主光軸的光線,經(jīng)凸透鏡折射后經(jīng)過另一側(cè)焦點(diǎn);經(jīng)凹透鏡折射后向外發(fā)散,但其反向延長(zhǎng)線過同側(cè)焦點(diǎn),如圖所示。
圖平行于主軸的光線
(3)經(jīng)過凸透鏡焦點(diǎn)的光線經(jīng)凸透鏡折射后平行于主光軸;射向異側(cè)焦點(diǎn)的光線經(jīng)凹透鏡折射后平行于主光軸,如圖所示。
過焦點(diǎn)的光線
【考點(diǎn)1 透鏡的分類以及辨別凸、凹透鏡的方法】
【典例1-1】(2022秋?綏寧縣期末)如圖四種玻璃透鏡中( )
A.只有a是凸透鏡 B.只有b是凸透鏡 C.只有a和b是凹透鏡 D.只有d是凹透鏡
【典例1-2】(2023?牧野區(qū)校級(jí)三模)我國(guó)古書《淮南萬(wàn)畢術(shù)》有記載:“削冰令圓,舉以向日,可生火”,這是由于“圓冰”相當(dāng)于一個(gè) (選填:凸透鏡、凹透鏡、凸面鏡或凹面鏡);沈括《夢(mèng)溪筆談?陽(yáng)燧照物》一文中,這樣寫道:陽(yáng)燧面洼,向日照之,光皆聚向內(nèi),離鏡一二寸,光聚為一點(diǎn),大如麻菽,著物則火發(fā)……這是利用凹面鏡對(duì)光有 作用。
【變式1-1】(2022秋?邗江區(qū)期末)用鐵絲繞成一個(gè)內(nèi)徑約為4mm左右的圓環(huán),將圓環(huán)在清水中沒一下后取出,布滿圓環(huán)的水膜猶如一個(gè)透鏡。下列辨別水膜是凸透鏡還是凹透鏡的方法中簡(jiǎn)易可行的是( )
A.用手觸摸水膜,比較中間和邊緣的厚度B.用刻度尺測(cè)量水膜中間和邊緣的厚度
C.透過水膜觀察物體成像 D.用激光筆照射水膜
【變式1-2】(2022秋?丹徒區(qū)期末)在圖中所示透鏡中,屬于凸透鏡的有 ,屬于凹透鏡的有 ,該透鏡對(duì)光線具有 作用。
【考點(diǎn)2 主光軸、光心、焦點(diǎn)和焦距】
【典例2-1】(2022秋?鼓樓區(qū)期末)如圖甲所示,光學(xué)元件由兩個(gè)凸透鏡A、B組成,A的直徑為D,B的直徑為d,將光學(xué)元件正對(duì)陽(yáng)光,把一張白紙放在它的下方,在白紙上得到了如圖乙所示的兩個(gè)圓斑,圓斑的直徑均為d,則下列說法正確的是( )
A.兩個(gè)透鏡的焦距可能相等
B.透鏡A的焦距一定大于透鏡B
C.光學(xué)元件遠(yuǎn)離白紙時(shí),兩個(gè)光斑一定同時(shí)變大
D.用光學(xué)元件觀察同一物體時(shí),透鏡A所成的像一定比B大
【典例2-2】(2022秋?東??h期末)在利用太陽(yáng)光測(cè)量凸透鏡焦距時(shí),小華將凸透鏡正對(duì)著太陽(yáng),再把一張紙放在它的下面,如圖所示。調(diào)節(jié)紙的位置,當(dāng)在紙上得到一個(gè)最小的光斑時(shí),測(cè)得這個(gè)光斑到凸透鏡中心的距離為10cm,這個(gè)最小光斑就是該凸透鏡的 ,該凸透鏡的焦距是 cm。當(dāng)在紙上呈現(xiàn)一個(gè)并非最小的光斑時(shí),測(cè)得這個(gè)光斑到凸透鏡中心的距離為l,小華推斷l(xiāng)一定小于該凸透鏡的焦距,你認(rèn)為小華的推斷對(duì)嗎? (選填“對(duì)”“不對(duì)”或“無法判斷”)。
【變式2-1】(2023春?咸陽(yáng)期中)關(guān)于透鏡,下列說法正確的是( )
A.凸透鏡能使平行光會(huì)聚于一點(diǎn),這個(gè)點(diǎn)叫做凸透鏡的焦點(diǎn)
B.通過凸透鏡的兩束光可能不相交于一點(diǎn)
C.凸透鏡的焦距越小,對(duì)光的會(huì)聚作用越弱
D.通過凹透鏡的兩束光一定不能相交于一點(diǎn)
【變式2-2】(2022秋?渝中區(qū)校級(jí)期末)如圖,小龍用一枚小燈珠S(近視為點(diǎn)光源)進(jìn)行凸透鏡成像規(guī)律的探究,他將小燈珠S沿平行主光軸方向勻速直線向右移動(dòng)時(shí),右側(cè)的實(shí)像S′將沿 (選填“曲線”或“直線”)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)他將小燈珠S放在主光軸上的A處時(shí),在右側(cè)主光軸上B處的豎直光屏上得到與凸透鏡等大的圓形光斑。若AO=20cm、BO=40cm,該凸透鏡的焦距可能為 cm。
【考點(diǎn)3 凸透鏡的會(huì)聚作用與凹透鏡的發(fā)散作用】
【典例3-1】(2023春?海淀區(qū)期中)一束跟主光軸平行的光通過凸透鏡的光路如圖所示。下列說法中正確的是( )
A.O點(diǎn)為該凸透鏡的焦點(diǎn)
B.任意一束平行光經(jīng)過凸透鏡后都可以會(huì)聚于F點(diǎn)
C.OF的距離越短,說明凸透鏡的會(huì)聚能力越強(qiáng)
D.若把圖中凸透鏡的上半部分用手遮住,則該凸透鏡對(duì)光不具有會(huì)聚作用
【典例3-2】(2023春?咸陽(yáng)期中)如圖所示,在注有清水的試管內(nèi)留有一稍大的空氣泡,使太陽(yáng)光從試管的正上方向下照,觀察試管下方的白紙,可以發(fā)現(xiàn)白紙上與空氣泡相對(duì)應(yīng)的位置較 (選填“亮”或“暗”),這是因?yàn)闅馀菖c周圍水組成 透鏡,太陽(yáng)光射向空氣泡和它下方的水后,出射光線會(huì)被 (選填“會(huì)聚”或“發(fā)散”)。
【變式3-1】(2022秋?高陽(yáng)縣校級(jí)期末)如圖所示,平行光線通過玻璃中的橢圓形氣泡后,折射光線將( )
A.平行B.會(huì)聚C.發(fā)散D.不確定
【變式3-2】(2023?新城區(qū)校級(jí)三模)小明一家去森林公園游玩,看見陽(yáng)光透過樹葉的縫隙在地上形成圓形的光斑,這是太陽(yáng)倒立的 (選填“實(shí)”或“虛”)像,光斑是光的 (選填“直線傳播”或“反射”)形成的;他撿起遺落在森林里沒喝完的礦泉水瓶,因?yàn)檫@樣的水瓶對(duì)光有 (選填“發(fā)散”或“會(huì)聚”)作用,存在安全隱患。
【考點(diǎn)4 透鏡的光路圖】
【典例4-1】(2023?安徽三模)用光路圖解釋現(xiàn)象是學(xué)習(xí)光學(xué)的一種有效途徑,下列光路圖正確的是( )
A.坐井觀天 B.光從空氣中斜射入水中
C.凸透鏡對(duì)光的作用D.凹透鏡對(duì)光的作用
【典例4-2】(2023?武功縣模擬)如圖所示,請(qǐng)用筆畫線代替光線,完成光路圖。
【變式4-1】(2022秋?新華區(qū)校級(jí)期末)如圖根據(jù)光通過透鏡前后的方向,判斷甲透鏡為
(選填“凸”或“凹”)透鏡,乙透鏡為 (選填“凸”或“凹”)透鏡
【變式4-2】(2023?碑林區(qū)校級(jí)模擬)如圖所示,從點(diǎn)光源S射出的一條光線經(jīng)P處的平面鏡反射后,反射光線射向凹透鏡的焦點(diǎn)方向。畫出平面鏡及反射光線經(jīng)凹透鏡折射后的光線。
【變式4-3】(2023?青秀區(qū)校級(jí)二模)在圖中完成透鏡的光路圖。
一、選擇題。
1.(2022秋?洪山區(qū)期末)單反相機(jī)鏡頭由多種光學(xué)器件組成,其中較為重要的是透鏡組,如圖所示透鏡組中屬于凹透鏡的是( )
A.①B.②C.③D.④
2.(2022秋?岳池縣期末)如圖所示,是一副眼鏡放到太陽(yáng)光下,眼鏡到地面的距離在一倍焦距以內(nèi),在地面上觀察到的情境,由此可以判斷鏡片是( )
A.凸面鏡B.凹面鏡C.凹透鏡D.凸透鏡
3.(2022秋?阜寧縣期末)將一透鏡正對(duì)太陽(yáng)光,其下方的紙上呈現(xiàn)一個(gè)并非最小的光斑,這時(shí)光斑到透鏡的距離為l。下面說法正確的是( )
A.由于紙上呈現(xiàn)一個(gè)并非最小的光斑,所以可能是凹透鏡
B.一定是凸透鏡,若透鏡靠近紙的過程中光斑一直變大,則l一定大于透鏡的焦距
C.一定是凸透鏡,若透鏡遠(yuǎn)離紙的過程中光斑一直變大,則透鏡的焦距一定小于l
D.一定是凸透鏡,若透鏡遠(yuǎn)離紙的過程中光斑一直變大,則透鏡的焦距也隨之變大
4.(2022秋?石家莊期末)如圖所示,將一透鏡正對(duì)太陽(yáng)光,其下方的紙上呈現(xiàn)一個(gè)并非最小的光斑,這時(shí)光斑到透鏡的距離為L(zhǎng)。下面說法正確的是( )
A.一定是凸透鏡,若透鏡遠(yuǎn)離紙的過程中光斑一直變大,則透鏡的焦距一定小于L
B.一定是凸透鏡,紙上的光斑是太陽(yáng)通過透鏡所成的實(shí)像
C.由于紙上呈現(xiàn)一個(gè)并非最小的光斑,所以可能是凹透鏡
D.一定是凸透鏡,若透鏡遠(yuǎn)離紙的過程中光斑先變小再變大,則透鏡的焦距一定小于L
5.(2023?平度市一模)我國(guó)出土的文物“水晶餅”為中部鼓起的透明實(shí)心圓餅,古籍記載“正午向日,以艾承之,即火燃”?!八э灐蹦軌蚶锰?yáng)光生火,主要因?yàn)椋? )
A.“水晶餅”能反射光 B.“水晶餅”能吸收光
C.“水晶餅”對(duì)光有會(huì)聚作用 D.“水晶餅”對(duì)光有發(fā)散作用
6.(2022秋?臨邑縣期末)炎炎夏日,汽車停在露天停車場(chǎng),若把裝滿水的礦泉水瓶留在車內(nèi)(如圖),太陽(yáng)光通過礦泉水瓶后可能把汽車內(nèi)的易燃物引燃。這是因?yàn)椋? )
A.礦泉水瓶相當(dāng)于一個(gè)凹透鏡,會(huì)聚光線
B.礦泉水瓶相當(dāng)于一個(gè)凹透鏡,發(fā)散光線
C.礦泉水瓶相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡,發(fā)散光線
D.礦泉水瓶相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡,會(huì)聚光線
7.(2023春?通山縣期中)關(guān)于透鏡,下列說法正確的是( )
A.只有凸透鏡有焦點(diǎn),凹透鏡沒有焦點(diǎn)
B.經(jīng)過凸透鏡的光線一定會(huì)聚于焦點(diǎn)
C.凹透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用,所以一組光線通過凹透鏡后一定不會(huì)相交
D.不論是哪種透鏡,經(jīng)過透鏡光心的光線方向都不變
8.(2022秋?越秀區(qū)校級(jí)期末)如圖所示,一束光經(jīng)過一個(gè)透鏡后會(huì)聚于主光軸上的A點(diǎn),取掉透鏡后,光會(huì)聚于B點(diǎn),則該透鏡的種類以及對(duì)光線起的作用分別是( )
A.凸透鏡會(huì)聚B.凹透鏡會(huì)聚C.凸透鏡發(fā)散D.凹透鏡發(fā)散
9.(2023?和平區(qū)二模)以下光路圖正確的是( )
A.平面鏡成像 B.光從空氣斜射入玻璃
C.放大鏡的成像
D.枯井中的青蛙觀察范圍
二、填空題。
10.(2022秋?南寧月考)如圖所示,屬于凸透鏡的是 ;屬于凹透鏡的是 。在做凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)時(shí),若將凸透鏡的上半部分用紙紙片遮住,則光屏上 (選填“A、只剩下下半部分像”或“B、可看到完整的像,但稍暗些”)。
11.(2023?昆明一模)如圖是裝滿水和末裝水的同一個(gè)礦泉水瓶,根據(jù)你所學(xué)過的知識(shí),可以判斷 圖是裝滿水的瓶子,這是因?yàn)檠b滿水后的瓶子相當(dāng)于一個(gè) 透鏡。
12.(2022秋?安陸市期末)某同學(xué)把一個(gè)凸透鏡正對(duì)著太陽(yáng)光,再把一張白紙放在它的另一側(cè),適當(dāng)調(diào)整位置后,在白紙上出現(xiàn)一個(gè)很小很亮的光斑,經(jīng)過測(cè)量得出光斑到凸透鏡中心的距離為20cm,則該凸透鏡的焦距為 cm;要想利用凸透鏡使點(diǎn)亮的小燈泡發(fā)出的光線變成平行光,應(yīng)該把小燈泡放在凸透鏡的 上。
13.(2022秋?南昌期末)公園的湖邊垂柳成蔭,水面倒影如鏡。從物理學(xué)角度看:“垂柳成蔭”是由于光的 形成的,“水面倒影如鏡”是光的 現(xiàn)象。夏季晴熱的白天,從遠(yuǎn)處看馬路直道路面上像有一層水,而走近了看路面卻是干的,這是由于發(fā)生了光的 現(xiàn)象。在森林中旅游時(shí),請(qǐng)不要隨意丟棄飲料瓶,因?yàn)轱嬃掀績(jī)?nèi)進(jìn)入水后,相當(dāng)于一個(gè) (填“凸透”或“凹透”)鏡,容易造成火災(zāi)。
14.(2022秋?桂平市期末)在一個(gè)不透明的木板上,鉆一個(gè)小孔,用眼睛通過小孔可以觀察到一定的范圍,如圖所示,為了能獲得最大觀察范圍,在小孔中最好嵌入 (選填“玻璃磚”、“凸透鏡”或“凹透鏡”)。因?yàn)槠鋵?duì)光有 作用。
三、作圖題。
15.(2023?莘縣三模)圖中畫出了入射光線或折射光線,請(qǐng)完成光路圖。
16.(2023?興城市二模)如圖所示,用一條光線照射平面鏡,反射光線恰好水平射向豎直放置的凹透鏡,請(qǐng)畫出:
(1)射向平面鏡的入射光線;
(2)標(biāo)出反射角度數(shù);
(3)經(jīng)過凹透鏡的折射光線。
17.(2022秋?如皋市期末)如圖所示,一條光線經(jīng)平面鏡反射后,過凸透鏡的焦點(diǎn)F射向凸透鏡。請(qǐng)完成:
(1)這條光線經(jīng)平面鏡反射后形成的入射角是 度。
(2)請(qǐng)完成光路圖(畫出射向平面鏡的入射光線和經(jīng)凸透鏡后的折射光線)。
18.(2023?隴西縣校級(jí)三模)請(qǐng)畫出圖中入射光線對(duì)應(yīng)的折射光線。
19.(2023?泰山區(qū)自主招生)如圖所示,一凸透鏡放置于水中其主光軸與水面重合,現(xiàn)有一束平行于水面的入射光線通過凸透鏡后折射入水中,請(qǐng)畫出完整的光路。
a.凸透鏡光路
b.凹透鏡光路
a.凸透鏡光路概念
b.凹透鏡光路概念

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第1節(jié) 透鏡

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