照相机 眼睛
光学器件 镜头(凸透镜);胶卷(光屏) 角膜和晶状体(凸透镜);视网膜(光屏)
成像原理 凸透镜可以成倒立、缩小的实像;
(u>2f,f<v<2f)
焦距特点 焦距不可改变;
相同条件下,镜头越厚焦距越短 焦距可改变;
相同条件下,晶状体越厚焦距越短
调焦 实际上是调节“像距”,即暗箱的长度 改变晶状体的厚薄程度,调节焦距的长短
动态改变 物距U变大(人离照相机更远),镜头向前伸(暗箱长度变短),像变小。
(反之也成立) 物距U变大(人眼看远景),晶状体变薄,焦距变大,像变小。
(反之也成立)
近视眼 远视眼(老花眼)
成像位置
焦距特点 晶状体比正常眼的更厚;对光的会聚能力更强;焦距更短 晶状体比正常眼的更薄;对光的会聚能力更弱;焦距更长
视觉特点 看近物清晰,看远物模糊 看近物模糊,看远物清晰
光学矫正 配戴凹透镜 配戴凸透镜
典型例题
知识点一:
透镜及透镜对光线的作用
例:
以下是一些元件的对话记录,这些元件中属于凸透镜的是 ;属于凹透镜的是 。
A.露珠:
我虽只是一滴水,但我也能折射一个世界;
F.放大镜:
用我也不错,我能让世界放大,照样清清楚楚,明明白白;
B.某透镜:
你能折射一个世界。
不如我,我能向天借火;
G.显微镜:
要说放大,你还真不如我。
我能让你看得更细,明查秋毫、不差毫厘。
C.防盗门“猫眼”:
你们吵吧。
我在门内偷偷看你们;
H.照相机:
你们看到的,我都能留下,我能让画面定格,留住精彩瞬间;
D.望远镜:
嘿嘿,我是千里眼,我能看得更远,我都看到了;
I.电影放映机:
你不如我,我能让你定格的画面动起来;
E.近视眼镜:
能不能看得清哦,让我出马吧,我能让你的世界变得清晰;
J.眼睛:
别吵了,没有我,你们什么都看不见!
【解析】本题用轻松活泼的拟人手法,简略地表明了各个元件的作用。
除了近视眼镜和防盗门“猫眼”是凹透镜之外,其余的都是凸透镜。
近视眼镜的凹透镜对光线有发散作用,“猫眼”的凹透镜使门外的景物成“正立、缩小的虚像”;“露珠”相当于一个凸透镜,使远处的景物成“倒立、缩小的实像”;放大镜、“取火透镜”、电影放映机、显微镜、照相机等都是根据凸透镜的成像规律制成的。
有的望远镜是由多个凸透镜组合而成,有的是由凸透镜与凹透镜组合而成,根据教材的要求,只需了解它是由多个凸透镜组合而成即可(如开普勒天文望远镜)。
三、典题解析
【例1】在图中的(甲)、(乙)两图中画出经过透镜的折射线。
【分析】根据透镜的定义,平行于凸透镜主轴的光线经过透镜折射后会聚在焦点上,由光路的可逆性得出:
过凸透镜焦点的光线经透镜折射后平行射出,图①甲的折射光线见图②丙。
平行于凹透镜主轴的光线经过透镜折射后发散,反向延长过虚焦点,由光路的可逆性知,图①乙的光线经凹透镜后,折射光线平行射出,见②图丁所示。
【解答】
【说明】从丙图可以看到经过凸透镜后的两条折射光线是平行的,它们并没有交于一点,那么怎样理解凸透镜对光线起会聚作用呢?
还是要用折射光线的方向跟入射光线相比较,它们相互“靠拢”了,这就是凸透镜对光线起的会聚作用,丁图中折射光线跟入射光线相比较,它们相互“远离”了,这就是凹透镜对光线起的发散作用。
【例2】如图所示,请你填上合适的透镜。
【分析】究竟应填何种透镜,关键是对光线会聚和发散的理解。
这主要看若没有透镜时,光应沿直线传播如图C1,C2所示。
但实际光线虽没有会聚在一起,但仍比原来靠近很多,表明光线是会聚了,所以应填上凸透镜。
【解答】应填凸透镜,如下图所示。
【说明】凸透镜对光束有会聚作用,是指折射光线的方向比入射光线的方向“收拢”了。
显然不是指经透镜折射的光线是否相交来判定。
经凸透镜折射的光线可能是平行光束,也可能是会聚光束或发散光束。
【例3】蜡烛放在凸透镜前,在另一侧光屏上得到清晰的烛焰像,若将蜡烛向凸透镜移动,要在光屏上得到清晰的像,光屏应当向____方向移动,所得到的像比原来_____些。
【分析】能够在光屏上得到的像是实像。
凸透镜成像规律告诉我们:
成实像时,物距减小,像距增大,像变大。
【解答】题中前后两个空分别填入“远离透镜”和“大”。
【例4】蜡烛放在凸透镜的1.5倍焦距的地方,当它向离镜3倍焦距的地方移动的过程中,它的像[]。
A.先放大后缩小B.先缩小后放大
C.逐渐变大D.逐渐变小
【分析】根据凸透镜的成像规律。
当物体在凸透镜前不同的位置时,它所成的像性质就不同,有两个转变点。
一是焦点。
物体在焦点以内成虚像,在焦点以外成实像。
焦点是成实像还是成虚像的分界点。
二是二倍焦距处。
物体在二倍焦距以内成放大的像,在二倍焦距以外成缩小的像,二倍焦距是成放大还是缩小像的分界点。
因此,要选出答案A。
又根据物体成实像时,物距减小,像距将变大,像也变大的道理,要选出答案D。
【解答】本题有两个正确的答案,它们是A和D。
【说明】要注意题目中放大、缩小和变大、变小的区别。
放大、缩小是指像跟物相比,变大、变小,是用变化后的像跟变化前的像作比较。
【例5】一个物体到凸透镜的距离是30cm时,在光屏上得到一个放大的实像,若把物体沿凸透镜的主轴移到距凸透镜45cm处,则成像的情况是[]
A.放大的实像B.缩小的实像
C.等大的实像D.上述三种情况都可能
【分析】凸镜所成像的性质与物距有关,由第一次成倒立、放大的实像可知f<u<2f,即f<30cm<2f,由此可判断焦距的范围是15cm<f<30cm。
当物距为45cm时,物距肯定大于焦距,但由于焦距f在15cm和30cm之间变化,所以三种情况就都有可能。
【解答】D。
【说明】当u=2f时,此时在凸透镜另一侧的光屏上成倒立、等大的实像,v=2f。
【例6】在研究凸透镜成像的实验中,当蜡烛位于凸透镜某位置时,在透镜的另一侧呈现一个倒立、放大的实像,若保持凸透镜的位置不变,把蜡烛与光屏的位置相互交换,则在光屏上将出现一个[]
A.倒立、放大的实像B.倒立、缩小的实像
C.倒立、等大的实像D.得不到实像
【分析】当f<u<2f时,凸透镜能成倒立、放大的实像,这时v>2f,凸透镜位置和焦距不变、互换蜡烛和光屏,则物距变成u>2f,则根据凸透镜成像规律可得到像的性质。
【解答】B。
【例7】某人照完半身像,想再利用同一个照相机照一张全身像,这时他应该离相机远些还是近些?
同时调节调焦环,使胶片远离镜头还是靠近镜头?
【分析】从拍半身像改为拍全身像,实际上像缩小了,此时像距应该缩小,同时增大物距。
【解答】人应该远离相机,同时使胶片靠近镜头。
【例8】晓晨同学在校门前给全班同学照集体像,发现两边的两个同学照不上,请帮助他解决这个问题。
【分析】若使两个同学的像再进入底片内,全班同学的像就要缩小了。
根据凸透镜成像时,物距增大,像距减小,像也减小的规律进行调节。
只要晓晨向后退一些增大物距,同时缩短镜头与胶片的距离来减小像距,就可以把全班同学都照进去了。
【解答】请晓晨往后退一些,同时缩短镜头与胶片的距离,就能把全班同学都照上了。
【说明】由例题中可以看出,只有物距(物到透镜的距离)和像距(像到透镜的距离)同时改变,才能利用凸透镜再次得到清晰的像。
例9.一支蜡烛的烛焰与凸透镜的距离是20厘米,在另一侧光屏上得到与烛焰等大的像,移动蜡烛与凸透镜的距离为u则()
A.当u=22厘米时,凸透镜成缩小实像
B.当u=11厘米时,凸透镜成放大虚像
C.当u=15厘米时,凸透镜成放大实像
D.当u=8厘米时,凸透镜成放大实像
分析与解答:
由于光屏上得到与烛焰等大的像,可知u=2f,即20厘米=2f,所以f=10厘米,当u=22厘米时,满足u>2f,能成倒立缩小的实像;当u=11厘米和u=15厘米时,满足f<u<2f,能成倒立放大实像;当u=8厘米时,满足u<f,能成正立放大虚像。
所以正确答案为A、C。
例10.某同学将一支点燃的蜡烛放在距凸透镜15cm处时,在光屏上得到一个缩小的像.当蜡烛距透镜9cm时,在光屏上得到一个放大的像。
这个凸透镜的焦距可能是()
A.10cmB.8cmC.6cmD.4cm
分析与解答:
在理解物距与焦距关系的基础上,就可以得到答案。
解:
u=15cm时,是缩小实像
∴ u>2f 15cm>2f f<7.5cm
又知u=9cm时,是放大实像
∴ f<9cm<2f f>4.5cm
综合两个不等式得:
4.5cm<f<7.5cm
∴ 选C
例11.在做“研究凸透镜成像”的实验时,当把点燃的蜡烛放到距离凸透镜20cm远处时,小新看到了烛焰放大的像,他所用的凸透镜的焦距可能是()
A.40cmB.30cmC.15cmD.10cm
分析与解答:
小新看到了烛焰放大的像,说明有两种情况:
一种为倒立放大的实像,一种为正立放大的虚像。
当物体在一倍焦距以内,在凸透镜的同侧成正立放大的虚像,所以答案B正确;当物体在一倍焦距和二倍焦距之间,在凸透镜的另一侧成倒立放大的实像,即f
也就是f<20cm<2f,解得焦距的范围是10cm∴ 选B、C
例12.现在许多人在旅游时都喜欢使用一种小型自动照相机,俗称“傻瓜机”。
这种照相机只要装上电池和胶卷就能随时使用。
要想拍照时,只需打开镜头盖子,对着要拍摄的景物不用调焦也不用调光圈,只要按一下按钮就能拍下所需的照片。
下面是该种照相机的实物图和部件名称。
请回答下列问题。
(1)照相机的“镜头”相当于一个。
(2)“软片室”内放置的是什么?
(3)照相机所成的像是怎样的。
分析与解答:
照相机的“镜头”相当于一个凸透镜;“软片室”内放置的是感光胶片;根据凸透镜成像规律:
当u>2f时,则在凸透镜的另一侧成倒立、缩小、实像,所以照相机所成的像是倒立的、缩小的实像。
例13.放映幻灯时,要想使屏幕上出现放大的“上”字,幻灯片的插法应选用图中的()
分析与解答:
根据幻灯机成像的原理:
当物距2f>u>f,才能成倒立放大的实像,要想使屏幕上出现放大的“上”字,则幻灯片应倒着插,即将A图中的“上”字倒过来就变成了B图中的字了。
所以选择答案B。
例14.①人的眼睛像一架照相机,________相当于照相机的镜头,________相当于照相机内的胶片。
(晶状体,视网膜)
②产生近视眼的原因之一是晶状体太厚,来自远处某点的光会聚在视网膜__________,到达视网膜上的是一个模糊的光斑。
可以利用_______镜能使光线__________的特点来矫正。
(前,凹透,发散)
③远视眼是由于来自近处某点的光还没有会聚到一点就到达__________了。
我们可以利用_______镜能使光线___________的特点来矫正。
(视网膜,凸透,会聚)
④正常人眼的明视距离为________cm;要从平面镜中看到自己的脸部,平面镜到人脸的距离最好是_______cm。
(25,12.5)
四、课堂练习
一、选择题:
1.当光从空气斜射到水面时,则()
A.只发生折射,且折射角小于入射角.
B.只发生折射,且折射角大于入射角.
C.既有反射,又有折射,且折射角小于入射角.
D.既有反射,又有折射,且折射角大于入射角
2.下述哪种情况下成的是虚像?
()
A.照相机中底片上形成的画面。
B.放幻灯时,屏幕上出现的画面。
C.做小孔成像实验时,塑料布屏上形成的画像。
D.从池塘中看到的游鱼.
3.一条光线从三棱镜的一个侧面射入,从另一个侧面射出,如图所示的四个光路可能正确的是()
4.在凸透镜成像中,放大实像和缩小实像的转换点在()
A.焦点处B.一半焦距处C.2倍焦距处D.无法确定
5.与电影放映机成像原理相当的仪器是()
A.照相机B.放大镜C.投影仪D.潜望镜
6.在“研究凸透镜成像”的实验中,我们发现()
A.放大的像都是虚像B.实像都是缩小的
C.倒立的像都是缩小的D.缩小的像都是倒立的.
7.放映幻灯时,幻灯片到镜头距离为10厘米,屏幕上得到正立、放大的像,若幻灯片距镜头为3厘米时,屏幕上将()
A.得到正立、缩小的像。
B.得到正立、放大的虚像。
C.得到一个小的光斑。
D.不能在屏幕上看到像。
8.如图是常见的视力缺陷成像情况,则下列说法正确的是()
A.甲图表示的是近视眼,乙图表示是远视眼
B.甲图表示的是远视眼,乙图表示是近视眼
C.甲、乙两图都表示的是近视眼
D.甲、乙两图都表示的是远视眼
9.在离焦距是15厘米的凸透镜的正前方100厘米处,一物体以10厘米/秒的速度向凸透镜靠拢,运动8秒钟时物体所成的像是()
A.倒立放大的实像B.倒立缩小的实像
C.正立放大的虚像D.等大倒立的实像
二、填空题:
11.折射:
光从一种介质另一种介质时,在介质表面发生的现象叫折射。
现象:
斜插入水中的筷子看起来弯;潜水员从水中看岸上的树木(偏高、偏低、不变)。
(不论从水中向岸上看还是从岸上向水里看,像位置比物体位置偏上)
12.凸透镜有个焦点,对光线起作用;凹透镜有个焦点,对光线起作用
13.如图所示,凸透镜正对着太阳光,纸在它的另一侧可以来回移动,纸上得到的光斑距凸透镜15cm,要想利用这个凸透镜成缩小的实像,物体到凸透镜的距离应该________。
14.一个凸透镜的焦距是10厘米,若用它观察邮票上的小字,则邮票到透镜的距离应_________10厘米(选填“小于”、“大于”或“等于”)
15.如图所示是一台投影机的示意图.其中A是,A的作用是;B是,B的作用是。
16.老花眼镜是________透镜,它的“度数”等于它的焦距(用m作单位)的倒数乘100,小明拿着爷爷的眼镜,测得其焦距为25cm,小明爷爷眼镜的“度数”为_________度。
17.通常的望远镜(或显微镜)可看作是由两个透镜组成,靠近眼睛的透镜叫做_________,靠近被观察物体的透镜叫做_________。
18.把一个物体放在甲凸透镜前40厘米处,移动另一侧的光屏,可在光屏上得到一个与物体等大的像,再将此物体放在乙凸透镜前15厘米处,移动另一侧的光屏得不到像,而且也观察不到虚像,则甲、乙两个凸透镜的焦距之比是。
三、实验题
19.某同学在做“研究凸透镜成像”的实验时:
(1)先把凸透镜正对着太阳,移动透镜,在地上得到一个亮点,并用刻度尺测出亮点到凸透镜的距离,这样做是为了______。
实验时,应把凸透镜、蜡烛焰、光屏放在光具座上,使凸透镜、烛焰、光屏的中心在同一高度,目的是使______的像成在______。
(2)图中画出研究凸透镜成像规律的光具座,请在光具座上的方括号里填入该位置应安放的实验器材的名称。
四、作图题
20.一束光线在空气中,射向半圆形玻璃砖,O为圆心,在玻璃砖直径一侧涂有反射层,如图所示,试画出光线进入玻璃砖后的传播情况。
21.下图中画出了光线通过透镜前后的传播方向,试在图中填上适当类型的透镜。
22.画出图中光线通过透镜后的传播方向。
五、小结:
学生说出自己的收获与疑惑
六、作业:
复习第三章透镜及其应用板书设计
教学反思;