知識(shí)點(diǎn)一、凸透鏡和凹透鏡
1.凸透鏡和凹透鏡
問(wèn) 題
用照相機(jī)（如下圖）拍照，可以把瞬間的情景留作永恒的記憶；用投影儀投影，可以使教室里的同學(xué)看到放小的圖片；用顯微鏡觀察，可以讓化驗(yàn)室的醫(yī)生看見(jiàn)血液中的各種細(xì)胞……這些儀器共同的主要光學(xué)元件是什么？它們對(duì)光有什么作用呢？
照相機(jī)、投影儀、顯微鏡等光學(xué)儀器都是利用透鏡工作的。眼鏡中的鏡片也是透鏡。如果仔細(xì)觀察，你會(huì)發(fā)現(xiàn)眼鏡鏡片的中間和邊緣的厚薄不一樣。
（1）透鏡的種類(lèi)
注意：一般透鏡的兩個(gè)表面中至少有一個(gè)表面是球面的一部分。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
（23-24八年級(jí)下·陜西榆林·期中）如圖甲所示，把放小鏡的鏡片拆出來(lái)。從側(cè)面看過(guò)去，這塊透鏡中間較邊緣 （選填“厚”或“薄”），這種透鏡我們叫凸透鏡。繼續(xù)觀察圖乙中的透鏡，與放小鏡屬于同一類(lèi)透鏡的是 。
知識(shí)點(diǎn)二、透鏡對(duì)光的作用
演 示
兩種透鏡對(duì)光的作用
1.讓平行于透鏡主光軸的幾束光射向凸透鏡，觀察光通過(guò)透鏡后的偏折方向（如下圖）。
2.讓平行于透鏡主光軸的幾束光射向凹透鏡，觀察光通過(guò)透鏡后的偏折方向（如下圖）。
實(shí)驗(yàn)表明：凸透鏡對(duì)光有會(huì)聚作用，凹透鏡對(duì)光有發(fā)散作用。因此，凸透鏡又叫作會(huì)聚透鏡，凹透鏡又叫作發(fā)散透鏡。
1.凸透鏡對(duì)光的會(huì)聚作用
如圖所示，讓平行于凸透鏡主光軸的幾束光射向凸透鏡，觀察到光通過(guò)凸透鏡后會(huì)聚于主光軸上的一點(diǎn)。
2.凹透鏡對(duì)光的發(fā)散作用
如圖所示，讓平行于凹透鏡主光軸的幾束光射向凹透鏡，觀察到光通過(guò)凹透鏡后會(huì)偏離主光軸散開(kāi)，但其反向延長(zhǎng)線交于主光軸上的一點(diǎn)。
3.對(duì)“會(huì)聚作用”和“發(fā)散作用”的理解
（1）凸透鏡對(duì)光有會(huì)聚作用，指的是折射光的方向比入射光的方向更靠近主光軸，即通過(guò)凸透鏡的光將主光軸方向偏折，如圖所示。
（2）凹透鏡對(duì)光有發(fā)散作用，指的是折射光的方向比入射光的方向更偏離主光軸，即通過(guò)凹透鏡的光將向遠(yuǎn)離主光軸方向偏折，如圖所示。
特別提醒
（1）會(huì)聚作用≠光一定會(huì)聚，發(fā)散作用≠光一定發(fā)散
①會(huì)聚作用是指能使折射光更靠近主光軸，但折射后的光不一定會(huì)相交與于一點(diǎn)。如圖甲所示，凸透鏡使通過(guò)它的一束光更靠近主光軸，但該光束依然不會(huì)相交于一點(diǎn)。
②發(fā)散作用是指能使折射光更遠(yuǎn)離主光軸，但折射后的光也可能會(huì)相交于一點(diǎn)。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)凹透鏡后還能相交于一點(diǎn)。
（23-24八年級(jí)下·遼寧鞍山·開(kāi)學(xué)考試）炎炎夏日，停在露天停車(chē)場(chǎng)的汽車(chē)內(nèi)有一瓶礦泉水，如圖甲所示，太陽(yáng)光透過(guò)礦泉水瓶后可能把汽車(chē)內(nèi)的易燃物引燃，這是因?yàn)檠b有水的礦泉水瓶相當(dāng)于一個(gè) 透鏡，如圖乙所示，中間為“空氣凹透鏡”的玻璃磚，它與裝水的飲料瓶對(duì)光的作用 （選填“相同”或“不同”）。
知識(shí)點(diǎn)三、焦點(diǎn)和焦距
1.透鏡的焦點(diǎn)和焦距
特別提醒
（1）凸透鏡焦距的長(zhǎng)短與其表面的凸起程度有關(guān)，表面越凸，焦距越短；
（2）凸透鏡焦距長(zhǎng)短反映了凸透鏡對(duì)光會(huì)聚作用的強(qiáng)弱，焦距越短，光通過(guò)凸透鏡后的偏折程度越小，即凸透鏡的會(huì)聚作用越強(qiáng)；
（3）根據(jù)光路可逆，若把點(diǎn)光源放在凸透鏡的焦點(diǎn)上，射向凸透鏡的光經(jīng)凸透鏡折射后會(huì)變成平行光，因此可利用凸透鏡獲得平行光。
2.粗略測(cè)量凸透鏡的焦距
太陽(yáng)離我們非常遠(yuǎn)，射到地面的陽(yáng)光可以看作平行光。想一想：怎樣利用陽(yáng)光測(cè)量凸透鏡的焦距？找?guī)讉€(gè)不同的凸透鏡，試著測(cè)量它們的焦距。
如圖所示，讓凸透鏡（放小鏡）正對(duì)著太陽(yáng)光，再拿一張白紙放在它的另一端，調(diào)整放小鏡與白紙的距離，直到紙上的光斑最小、最亮（這個(gè)點(diǎn)就是凸透鏡的焦點(diǎn)）。測(cè)出這個(gè)光斑達(dá)到凸透鏡光心的距離，即該凸透鏡的焦距。這種測(cè)凸透鏡焦距的方法稱(chēng)為平行光聚焦法。

（2024·山西呂梁·三模）如圖，是某位同學(xué)在反思本上記錄的利用太陽(yáng)光測(cè)凸透鏡焦距的示意圖，這樣的作法是不正確的，理由是 ，正確操作應(yīng)是將凸透鏡 太陽(yáng)。
知識(shí)點(diǎn)四、透鏡的三條特殊（主要）光線
三條特殊光線是指：通過(guò)光心的光線、平行于主光軸的光線、經(jīng)過(guò)焦點(diǎn)（對(duì)凹透鏡來(lái)說(shuō)應(yīng)該是射向另一側(cè)焦點(diǎn)）的光線。這三條光線經(jīng)凸透鏡和凹透鏡折射后的情況見(jiàn)下表：
（23-24八年級(jí)下·甘肅酒泉·期末）根據(jù)下圖中透鏡的入射光線和折射光線，作出相應(yīng)的入射或折射光線。 、
問(wèn)題一：透鏡類(lèi)型的判斷
【角度1】根據(jù)透鏡的形狀判斷
判斷透鏡類(lèi)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(lèi)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(lèi)型，因?yàn)橛械耐哥R可能是一面凸一面凹。
【典例1】（23-24八年級(jí)下·全國(guó)·課后作業(yè)）透鏡是用透明物質(zhì)制成的光學(xué)器件，它利用的是光的 （選填“直線傳播”“折射”或“反射”）。中間比邊緣 的透鏡是凸透鏡，如圖中的 （填字母）；中間比邊緣 的透鏡是凹透鏡，如圖中的 。（填字母）
【變式1-1】（23-24八年級(jí)下·陜西咸陽(yáng)·階段練習(xí)）凸透鏡能使跟主光軸平行的光線會(huì)聚在主光軸上一點(diǎn)，這個(gè)點(diǎn)叫做凸透鏡的焦點(diǎn)，凸透鏡有 個(gè)焦點(diǎn)。一個(gè)透明均勻的玻璃球被摔碎成三部分，如圖所示，其中 屬于凸透鏡， （后兩空均填序號(hào)）對(duì)光線有發(fā)散作用。
【變式1-2】（23-24八年級(jí)上·上海普陀·期末）在圖中，屬于凸透鏡的是 ，屬于凹透鏡的是 （前兩格均選填圖中數(shù)字）；序號(hào)1的透明體可以使白光發(fā)生 現(xiàn)象，序號(hào)4的透明體對(duì)光有 作用（最后一格選填“會(huì)聚”或“發(fā)散”）。
【角度2】根據(jù)透鏡對(duì)光的作用判斷
1.折射光線相對(duì)于入射光線靠近主光軸，則經(jīng)過(guò)的透鏡是凸透鏡；折射光線相對(duì)于入射光線遠(yuǎn)離主光軸，則經(jīng)過(guò)的透鏡是凹透鏡。
2.在進(jìn)行判斷時(shí)，需將入射光線延長(zhǎng)后再與折射光線進(jìn)行比較。
【典例2】（23-24八年級(jí)上·山東德州·期末）香水的主要成分是易燃酒精．如圖甲所示為三瓶香水，透明玻璃瓶蓋形狀各異，容易在陽(yáng)光下引發(fā)火災(zāi)的有 （選填“a”、“b”或“c”），如圖乙所示，一束光經(jīng)過(guò)一個(gè)透鏡后會(huì)聚于主軸上的A點(diǎn)，取掉透鏡后，光會(huì)聚于B點(diǎn)，則該透鏡是 透鏡（選填“凸”或“凹”）。
【變式2-1】（23-24八年級(jí)上·安徽蕪湖·期中）如圖是兩束光分別射向并通過(guò)甲和乙兩透鏡的光路圖。由圖可知甲是 （選填“凸透鏡”或“凹透鏡”），此透鏡對(duì)光有 （選填“會(huì)聚”或“發(fā)散”）作用。
【變式2-2】（23-24八年級(jí)上·山東淄博·期中）如圖，根據(jù)入射光線和折射光線的走向，可判斷甲是 鏡，乙是 鏡。
問(wèn)題二：粗測(cè)凸透鏡的焦距
1.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)光平行于凸透鏡主光軸入射，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。
2.焦點(diǎn)處的光斑最小，焦點(diǎn)兩側(cè)的光斑比焦點(diǎn)處的光斑小。因此當(dāng)拿紙片從靠近凸透鏡的位置（小于焦距）遠(yuǎn)離凸透鏡時(shí)，紙片上的光斑先變小后變小，在焦點(diǎn)處最小。
【典例3】（23-24八年級(jí)下·廣東湛江·階段練習(xí)）利用太陽(yáng)光測(cè)凸透鏡焦距，操作時(shí)需前后移動(dòng)白紙得到 最亮的光斑，如圖甲A和B是兩名同學(xué)的操作示意圖，分別測(cè)得該光斑到光心的距離為10.1cm和9.9cm，則凸透鏡的焦距是 cm。如圖乙所示，兩束光線原本相交于B點(diǎn)，在框內(nèi)放一個(gè)透鏡后相交于A點(diǎn)，則該透鏡是 透鏡。
【變式3-1】（23-24八年級(jí)上·江蘇南京·期末）小芳先在紙上畫(huà)了一個(gè)小于凸透鏡小小的圓環(huán)。如圖所示，將凸透鏡正對(duì)太陽(yáng)光。在其下方距透鏡10cm處的白紙上的光斑恰好與圓環(huán)重合，這個(gè)現(xiàn)象表明凸透鏡對(duì)光有 作用；當(dāng)將該凸透鏡靠近白紙垂直移動(dòng)6cm時(shí)，此時(shí)白紙上的光斑再次與圓環(huán)重合，此過(guò)程中光斑的小小 （選填“先變小后變小”或“先變小后變小”），通過(guò)計(jì)算可以得到該凸透鏡的焦距為 cm。
【變式3-2】（23-24八年級(jí)上·山東淄博·階段練習(xí)）如圖，將凸透鏡正對(duì)太陽(yáng)，其下方的紙上呈現(xiàn)出一個(gè)并非最小最亮的光斑，這是光斑到凸透鏡的距離為L(zhǎng)。若凸透鏡遠(yuǎn)離紙的過(guò)程中光斑一直變小，則該凸透鏡的焦距為（ ）
A．可能小于L，也可能小于LB．一定小于L
C．一定小于LD．一定等于L
問(wèn)題三：透鏡三條特殊光線作圖
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。
【典例4】（23-24八年級(jí)上·河南商丘·期末）如圖所示，凹透鏡和凸透鏡有一側(cè)的焦點(diǎn)重合，請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出光經(jīng)過(guò)凹透鏡、凸透鏡折射的光路圖。
【變式4-1】（23-24八年級(jí)上·山東淄博·階段練習(xí)）請(qǐng)補(bǔ)畫(huà)折射光線（注意使用刻度尺和鉛筆作圖）
【變式4-2】（23-24八年級(jí)上·上?！て谀┤鐖D所示，已知圖中A′B′是AB的像，請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出透鏡，并確定透鏡的焦點(diǎn)。
【基礎(chǔ)強(qiáng)化】
1．（23-24八年級(jí)下·陜西咸陽(yáng)·期末）在炎熱的夏天不能向盆栽的荷葉上灑水，這是因?yàn)闉⑺畷?huì)使水凝結(jié)成圓形的水珠，圓形的水珠相當(dāng)于 透鏡，對(duì)太陽(yáng)光有 作用，會(huì)“燒糊”葉片。
2．（23-24八年級(jí)上·安徽安慶·期末）如圖，截面為長(zhǎng)方形、中空部分為橢圓形的玻璃體如圖所示。則這個(gè)玻璃體對(duì)圖示光束具有 作用。
3．（23-24八年級(jí)上·山東濟(jì)寧·期末）圖所示的透鏡中屬于凹透鏡的有 （選填字母）；極少數(shù)游客在山上游玩時(shí)隨意丟棄玻璃瓶，這樣做可能引起山林火災(zāi)。這是因?yàn)槭⒂兴钠孔酉喈?dāng)于 （選填“凸”或“凹”）透鏡，陽(yáng)光經(jīng)折射后，可能引燃枯葉。
4．（23-24九年級(jí)上·重慶·期末）森林中亂丟塑料瓶容易引發(fā)火災(zāi)，這是因?yàn)檠b水的塑料瓶可看成一個(gè) （選填“凸透鏡”或“凹透鏡”），對(duì)光有 （選填“會(huì)聚”或“發(fā)散”）作用。
5．（23-24八年級(jí)上·吉林松原·期末）如圖所示，一束光經(jīng)過(guò)一個(gè)透鏡后會(huì)聚于主光軸上的點(diǎn)A，取下透鏡后，光會(huì)聚于B點(diǎn)，則該透鏡起到 （選填“會(huì)聚”或“發(fā)散”）作用，是 透鏡。由此說(shuō)明，能將光線會(huì)聚于一點(diǎn)的透鏡 （選填“一定”或“不一定”）是凸透鏡。
【素養(yǎng)提升】
6．（23-24八年級(jí)上·江蘇無(wú)錫·階段練習(xí)）小明為判別直徑相同的兩透鏡的類(lèi)型，分別將它們正對(duì)太陽(yáng)，把一張紙放在它的下方，在紙上得到相應(yīng)的光斑，透鏡與光斑的小小如圖所示（d1

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第1節(jié) 透鏡

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