凸面镜成像.doc

凸面镜成像 平行光线投射到凸面镜上，反射的光线将成为散开光线，如果顺着反射光线的相反方向延伸到凸面镜镜面的后面，可会聚并相交于一点，这一点就是凸面镜的主焦点（F），属虚性焦点 凸面镜成像的几何作图原则与凹面镜相同，也就是： 从物体的某一点（A）作一与主轴平行的直线为入射光线，入射光线到达球面镜镜面时，发生反射，反射后的方向相反的直线为反射光线，此反射光线必然通过主焦点（F）。 从物体的同一点（A）通过镜面的曲率中心（C）的连线为副轴，此副轴与上述通过主焦点的反射光线发生相交的点（A），即为该物体成像之处， 凸透镜成像规律 物体放在焦点之外，在凸透镜另一侧成倒立的实像，实像有缩小、等大、放大三种。物距越小，像距越大，实像越大。物体放在焦点之内，在凸透镜同一侧成正立放大的虚像。物距越小，像距越小，虚像越小。 在光学中，由实际光线汇聚成的像，称为实像；反之，则称为虚像。有经验的物理老师，在讲述实像和虚像的区别时，往往会提到这样一种区分方法：“实像都是倒立的，而虚像都是正立的。”所谓“正立”和“倒立”，当然是相对于原像而言。 平面镜、凸面镜和凹透镜所成的三种虚像，都是正立的；而凹面镜和凸透镜所成的实像，以及小孔成像中所成的实像，无一例外都是倒立的。当然，凹面镜和凸透镜也可以成虚像，而它们所成的两种虚像，同样是正立的状态。 那么人类的眼睛所成的像，是实像还是虚像呢？我们知道，人眼的结构相当于一个凸透镜，那么外界物体在视网膜上所成的像，一定是实像。根据上面的经验规律，视网膜上的物像似乎应该是倒立的。可是我们平常看见的任何物体，明明是正立的啊？这个与“经验规律”发生冲突的问题，实际上涉及到大脑皮层的调整作用以及生活经验的影响。 当物体与凸透镜的距离大于透镜的焦距时，物体成倒立的像，当物体从较远处向透镜靠近时，像逐渐变大，像到透镜的距离也逐渐变大；当物体与透镜的距离小于焦距时，物体成放大的像，这个像不是实际折射光线的会聚点，而是它们的反向延长线的交点，用光屏接收不到，是虚像。可与平面镜所成的虚像对比（不能用光屏接收到，只能用眼睛看到）。 当物体与透镜的距离大于焦距时，物体成倒立的像，这个像是蜡烛射向凸透镜的光经过凸透镜会聚而成的，是实际光线的会聚点，能用光屏承接，是实像。当物体与透镜的距离小于焦距时，物体成正立的虚像。 与凸透镜的区别 一.结构不同 凸透镜是由两面磨成球面的透明镜体组成 凹面镜是由一面是凹面而另一面不透明的镜体组成 二.对光线的作用不同 凸透镜主要对光线起折射作用 凹面镜主要对光线起反射作用 三.成像性质不同 凸透镜是折射成像 凹面镜是反射成像凸透镜是折射成像 成的像可以是 正、倒；虚、实；放、缩。起聚光作用 凹面镜是反射成像 只能成缩小的正立像。起散光作用透镜（包括凸透镜）是使光线透过，使用光线折后成像的仪器，光线尊守折射定律。面镜（包括凸面镜）不是使光线透过，而是反射回去成像的仪器，光线尊守反射定律。 凸透镜可以成倒立放大、等大、缩小的实像或正立放大的虚像。也可把平行光会聚，可把焦点发出的光线折射成平行光。凸面镜只能成正立缩小的虚像，主要用扩大视野。 凹透镜 两侧面均为球面或一侧是球面另一侧是平面的透明体，中间部分较薄，称为凹透镜。分为双凹、平凹及凸凹透镜三种。其两面曲率中心之连线称为主轴，其中央之点O称为光心。通过光心的光线，无论来自何方均不折射。平行主轴之光束，照于凹透镜上折射后向四方发散，逆其发散方向的延长线，则均会于与光源同侧之一点F，其折射光线恰如从F点发出，此点称为虚焦点。在透镜两侧各有一个。凹透镜又称为发散透镜。凹透镜的焦距，是指由焦点到透镜中心的距离。透镜的球面曲率半径越大其焦距越长，如为薄透镜，则其两侧之焦距相等。 对于薄凹透镜： 当物体为实物时，成正立、缩小的虚像，像和物在透镜的同侧； 当物体为虚物，凹透镜到虚物的距离为一倍焦距（指绝对值）以内时，成正立、放大的实像，像与物在透镜的同侧； 当物体为虚物，凹透镜到虚物的距离为一倍焦距（指绝对值）时，成像于无穷远； 当物体为虚物，凹透镜到虚物的距离为一倍焦距以外两倍焦距以内（均指绝对值）时，成倒立、放大的虚像，像与物在透镜的异侧； 当物体为虚物，凹透镜到虚物的距离为两倍焦距（指绝对值）时，成与物体同样大小的虚像，像与物在透镜的异侧； 当物体为虚物，凹透镜到虚物的距离为两倍焦距以外（指绝对值）时，成倒立、缩小的虚像，像与物在透镜的异侧。 如果是厚的弯月形凹透镜，情况会更复杂。当厚度足够大时相当于伽利略望远镜，厚度更大时还会相当于正透镜。内容概要：本节在研究光折射的基础上，主要研究透镜对光的作用，凸透镜成像规律及凸透镜的应用。主要教学内容：1.透镜的作用你知道凸透镜对太阳光为什么能会聚吗？凹透镜对光线为什么有发散作用吗？首先了解一下，一束光通过三棱镜后，从另一侧面射出的折射光线将向什么方向偏折？ 图4(如图3)先给出AB入射光线，再过B点做法线，再做BC折射光线（根据光从空气斜射入玻璃，折射角入射角）看到这束光通过三棱镜后，向底边偏折。把凸透镜近似看成上下两个玻璃三棱镜，把中间看成方形玻璃块。凸透镜对光线有会聚作用 如图5.当AB、CD、EF平行光线照射到凸透镜时，我们可以分成三部分理解，两边为棱镜，中间部分看成玻璃砖。AB、EF光线照射到凸透镜上下两个三棱镜上，折射光线都向底边偏折。CD垂直玻璃块射入，根据折射规律传播方向不改变如图HI射出，如此看来，凸透镜对光有会聚作用是利用光的折射现象形成的。同样道理，凹透镜对光有发散作用也同样是利用光的折射现象形成的。请看图6凹透镜对光有发散作用。2.透镜成像规律：把物体从无穷远处沿主光轴向凸透镜移动，你知道凸透镜成像有何变化。（注意：左右蜡烛是一样大的）（请每做一凸透镜成像规律图，在像物、及F，2F上点闪一下，按表格对应着填上规律）物距u像距成像的性质应 用像的倒正放大、缩小虚像、实像u2ff2f倒立缩小实像照相机（出示实物）fu2f倒立放大实像幻灯机（出示实物）u=2f=2f倒立等大实像可以测焦距uf像与物同侧正立放大虚像放大镜（出示实物）综上述：(1)焦点是实像与虚像的分界点，uf，成实像。(2)2倍焦距处是成大像与缩小像的分界点。u2f成缩小的像，u2f成放大的像。(3)当物距逐渐减小，像距逐渐变大，像也变大。(4)物体由远及近运动时，像物距先减小，后增大，像物距最小时，物像距恰好为4f.返回主题例1.在研究凸透镜成像实验时，保持透镜位置不变，先后把烛焰放在主轴a、b、c、d各点，并分别调整光屏的位置，如图8（1）把烛焰放在_点时，光屏上出现与烛焰等大的像，（2）把烛焰放在_点时，无论怎样调整光屏位置，始终不能在屏上得到实像。分析：根据凸透镜成像规律。u=2f，=2f成倒立等大实像，把烛焰放在b点上。根据凸透镜成像规律u2f）而成像在镜头的另一侧的一倍焦距与二倍焦距之间（2ff），若像机相对人群后退（即增大物距），所成的像也缩小些，在这种情况下像距也变小些，此时应把暗箱长度缩短，直至毛玻璃上出现清晰倒立缩小的实像为止。例3.做凸透镜成像的实验时，在距凸透镜15厘米处的光屏上得到物体清晰缩小像，则凸透镜焦距可能是：（ ）A.30厘米f15厘米 B.f=15厘米 C.f=10厘米 D.f7.5厘米如图9，根据题意，可知，当屏上出现得到倒立缩小像时，根据凸透镜成像规律：u2f，2ff成倒立缩小实像，已知=15厘米，即2f15厘米f。分解此不等式可知：2f15厘米，f7.5厘米，ff7.5厘米，C选项符合题意，f=10厘米。此题应选C、D。3.综合利用凸透镜知识找出几种粗测焦距方法。例4.根据你所学的凸透镜知识你能找出几种粗测焦距的方法：让凸透镜正对着太阳光，拿一张白纸在它的另一侧来回移动，直到纸上的光斑变的最小最亮，此时焦点到凸透镜的距离为焦距f. 原理：跟主轴平行的光线照射到凸透镜上，经凸透镜会聚在主轴的一点上。这点为焦点，焦点到凸透镜的距离为焦距。（由于日地距离较远，阳光近似看为平行光） 利用凸透镜成像规律：当u=2f，=2f成倒立等大实像。就为焦距。当 u 2f时，光经过凸透镜成一倒立缩小的实像，成像位置紧靠近焦点，此时测出像到凸透镜距离f。(4)根据光路具有可逆性，把灯泡看做是光源，调节凸透镜与灯泡的位置，经凸透镜折射出来的光线为平行光，此时灯与透镜的距离u=f.以上是我们粗略根据凸透镜对光线作用，简单研究了四种测凸透镜焦距的方法，同学们还可以开脑筋，看看还有没有更好的方法测凸透镜焦距。返回主题4.作图：掌握凸透镜对光线有会聚作用，同时要知道平行于主光轴的光线经透镜汇聚在焦点上，这个焦点为实焦点，根据光路可逆性汇聚在焦点上的光线经透镜折射后平行于主光轴。掌握凹透镜对光线有发散作用，同时要知道平行于主光轴的光线经透镜后发散，反向延长会聚在主轴一点，这一点为虚焦点，根据光路可逆性，照到凹透镜的光线延长会聚一点，经透镜折射后，平行于主光轴，画图时注意标出光线传播方向，标出焦点。 例5.如图10，图11填上适当透镜，并画出光路图。（光线单箭头是对应的一组光线，双箭头对应的是另一组光线）。分析：如图14里面应2个凸透镜，光路图如图16，透镜A为凸透镜，平行于主轴的光线，经透镜A折射后会聚在主轴上为A透镜焦点F。同时F点又与透镜B的焦点重合，入射光线如同从焦点F射到凸透镜B上，那么经透镜，折射后为平行光线，根据光路图可知A透镜焦距f大于B透镜的焦距f.如图15里面是凸透镜和凹透镜，光路图如17图，透镜C为凸透镜，平行于主轴的光线经透镜C折射后会聚F处。透镜D为凹透镜，使凹透镜D的虚焦点F与凸透镜C的实焦点F重合。凸透镜C的折射光线就是凹透镜D的入射光线。发散的入射光线经透镜D延长交到凹透镜虚焦点处，根据光路的可逆性，经凹透镜折射后，折射光线为平行光线。例5一类题的一种思路可以尝试着画一下可能的光路(1)因光路交叉，且发生两次转折必有两个透镜，焦点重合(2)交叉光路均为实光路，必为凸透镜 另一题请同学自己尝试一下返回主题例6.画出经凸透镜，凹透镜折射后的光线如图18。分析：画光路图，要掌握三条特殊光线，凸透镜（1）通过光心的光线传播方向不改变，（2）平行于主光轴的光线，经透镜折射后通过主焦点，（3）通过凸透镜主轴焦点的光线经透镜折射后，平行于主光轴。凹透镜（1）通过光心的光线传播方向不改变，（2）平行于主光轴的光线经透镜折射后；折射光线好像来自虚焦点，（3）根据光路可逆性，光线来自虚焦点则折射光线平行于主光轴。如图甲图：AB为入射光线，BM为折射光线，CD为入射光线，DN为折射光线。乙图：HQ为入射光线，QI为折射光线，uS为入射光线，SG为折射光线。作透镜光路，目前要求掌握三条光线：过焦点的光线（包括过虚焦点的虚光线）；平行透镜主轴的光线；过透镜中心的光线。五、课后练习1.把下列光学仪器与之所成的像用直线连接起来。A.照相机 （1）等大 虚像B.平面镜 （2）倒立放大实像C.生活中的放大镜（3）倒立缩小的实像D.幻灯机 （4）正立放大虚像2.物体在凸透镜前20厘米处，可以得到倒立放大的像，现将物体向透镜移近10厘米，得到的像是：（ ）A.倒立放大的实像 B.正立放大虚像C.倒立缩小的实像 D.倒立等大的实像3.幻灯片到凸透镜的距离是30厘米，银幕上成放大的像，该凸透镜焦距是（ ）A.10厘米 B.30厘米 C.20厘米 D.40厘米4.放映幻灯片时，要使银幕上所成的像再变大一些，并保持清晰，应采取下面的哪种方法（ ）A.将镜头适当向银幕移近，其它不动。B.增大银幕与镜头的距离，同时将幻灯片向镜头适当移近。C.将幻灯片与镜头的距离和银幕与镜头的距离同时增大。D.将幻灯片与镜头的距离和银幕与镜头距离同时缩小。5.如图20，同一物体分别竖立放置在a、b两处，物体通过凸透镜在另一侧两次所成像相比较，则物体放在（ ）A. a处成像较大B. b处成像较大C. a、b处成像一样大D.无法确定在哪点成像大6.完成图21的光路图，画出入射光线A.B.C.D.7.在方框内填上一个适当的光学仪器 如图中A.B.C.8.关于凹透镜对光线作用的说法正确的有：（ ）A.凹透镜对光起发散作用B.凹透镜也能对光起会聚作用C.凹透镜可用来做近视眼镜D.凹透镜可用来做老花镜六、答案：12.B 3.C 4.B 5.B 8.A、C2.提示：已知u=20厘米，又知道在光屏上成的倒立放大的实像，先分析f的范围，2fuf2f20厘米f，分解为2个不等式，f10厘米，f20厘米，当物体向透镜移近10厘米，物距u=10厘米，u2f，倒立缩小的实像 2fvf 照相机 u=2f, 倒立等大的实像 v=2f 2fuf 倒立放大的实像 v2f 放映机,幻灯机，投影机 u=f 不成像 平行光源：探照灯 u2f 倒立缩小 实像异侧 fv2f u=2f 倒立等大 实像异侧 v=2f 此时物体与像的距离是最小的，既4倍焦距。 fu2f u=f 不成像 平行光源：探照灯 uf 正立 放大 虚像 同侧 u,v同侧 这就是为了证实那个规律而设计的表格。其实，透镜成像满足透镜成像公式： 1/u(物距)+1/v（像距）=1/f（透镜焦距） 照相机运用的就是凸透镜的成像规律 镜头就是一个凸透镜，要照的景物就是物体，胶片就是屏幕 照射在物体上的光经过漫反射通过凸透镜将物体的像成在最后的胶片上 胶片上涂有一层对光敏感的物质，它在曝光后发生化学变化，物体的像就被记录在胶卷上 至于物距、像距的关系与凸透镜的成像规律完全一样 物体靠近时，像越来越远，越来越大，最后再同侧成虚像。 物距增大，像距减小，像变小；物距减小，像距增大，像变大。 物近像远像变大，物远像近像变小。 一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小。 总结凸透镜成像规律图表： 凸透镜成像规律的应用: 放大镜： uf 正立. 放大. 虚像 投影仪： 2fuf 倒立. 放大. 实像 照相机： u2f 倒立. 缩小. 实像 物距(u)(subject distance） 像距（v)(image distance) 实像，物近像远像变大 虚像，物近像远像变小初二生物整合试题 二生物整合试题一、填空题（共30分）1人类是利用喉的_再从口发出声音的；而蝉是利用_的振动发出声音。由此可见，物体发出声音的方式可以不同，但都有一个共同点，这就同_才能发声。答案：振动、翅膀、振动。2人耳听声音可以有两种途径，一是外界传来的声音引起_振动经过听小骨及其它组织传给听觉神经；二是通过头骨、_也能传到听觉神经引起听觉。答案：鼓膜、颌骨3外界传来的声音引起人耳_的振动，这种振动经过_及其他组织传给_，再把信号传给大脑，这样人就听到了声音。答案：鼓膜；听小骨；听觉神经4声音通过_、_也能传到听觉神经，引起听觉，声音的这种传到方式叫做_。助听器利用了_的原理，使部分因耳障碍失去听觉的人听到声音。答案：头骨；颌骨；骨传导；骨传导5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。答案：晶状体，视网膜6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。答案：25，12.57人的眼睛是高度精密的光学器官，角膜、水样液、晶状体和玻璃体对通过的光均产生折射作用，它们共同的作用相当于一个凸透镜。外界的物体发出的光，通过上述作用，在视网膜上成像。当人观察物体时，物体在视网膜上所形成的像是： 。答案：倒立、缩小的实像8眼睛和照相机不同的是眼睛通过睫状体来改变，从而使我们能看清不同位置的物体。当人眼所看物体较远时，睫状体，晶状体变；当人眼看近处物体时，睫状体，晶状体变，对光的偏折能力变（“大”、“小”）。答案：凸透镜的焦距；向上收缩； 薄；舒张；厚；强9 近视眼产生的原因是晶状体太_，折光能力太_，成像在视网膜_，矫正时利用_透镜。远视眼产生的原因是晶状体太_，折光能力太_，成像在视网膜_，矫正时利用_透镜。 答案：厚 强 前方 凹 薄 弱 后方 凸 10患近视眼只能看清近处的物体，看不清远处的物体，是因为来自远处某点的光会聚在视网膜（“前”、“后”）。因此近视眼应配戴镜，因为它有作用。答案：前；凹透镜；发散11远视眼只能看清远处的物体，看不清近处的物体。来自近处一点的光还没有会聚成一点就到达了，形成一个模糊的光斑。因此远视眼应配戴镜，才能使来自近处物体的光会聚在视网膜上。答案：视网膜；凸透镜；12通常的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_。答案：目镜，物镜13同学们做生物实验时，观察细胞等非常小的物体，往往需要用显微镜，显微镜的目镜和物镜都是_镜，当把物体放在物镜的_时，物体就会通过物镜成一个放大的实像，这个像位于目镜的_以内，物体通过目镜成一个放大的虚像，这样我们就能看很小的物体。答案：凸透，一倍焦距和二倍焦距之间，一倍焦距14如图表示在做“观察蛙蹼内血液流动现象”实验过程中，用显微镜的镜头组合分别为物镜10、目镜5或物镜10、目境10所观察到的两个视野。那么观察甲图时，显微镜的放大倍数是_倍。 答案：100二、选择题（共20分）15用显微镜观察叶绿体及细胞质的流动实验时，发现显微镜物镜不清洁，除去污物的正确方法是( A )(A)用擦镜纸擦 (B)用餐巾纸擦 (C)直接用手擦 (D)用布擦16下列说法中正确的是（ c）A假如只有鼓膜损坏，使用助听器是不能听见声音的B假如只有听小骨损坏，使用助听器是不能听见声音的C假如只有听觉神经损坏，使用助听器是不能听见声音的D以上说法都是正确的17关于远视和近视的矫正，下列说法正确的是 （ C）A 近视眼要配戴凹面镜，远视眼要配戴凸面镜B 近视眼要配戴凸面镜，远视眼要配戴凸面镜C 近视眼要配戴凹透镜，远视眼要配戴凸透镜D 近视眼要配戴凸透镜，远视眼要配戴凹透镜18如图所示为眼睛经过调节后对光的会聚情况，根据图示可知（ B ）A 甲近视，乙远视，丙正常 B 甲远视，乙近视，丙正常C 甲正常，乙近视，丙远视D 乙正常，甲远视，丙近视19某同学在学习“眼球折光系统”一节时，制作了一个眼球模型，如下图，模型中的凸透镜相当于晶状体，烧瓶的后壁相当于视网膜，烧瓶里放有一种透明液体表示玻璃体，则图示表示的眼球模型和应采取的矫正措施分别是（ B ）。A远视眼模型，用凸透镜矫正 B近视眼模型，用凹透镜矫正C近视眼模型，用凸透镜矫正 D远视眼模型，用凹透镜矫正 20显微镜能对微小的物体进行高倍数放大，它利用两个焦距不同的凸透镜分别作为物镜和目镜，则物镜和目镜对被观察物所成的像是（ A）A 物镜成倒立、放大的实像 B 目镜成正立、缩小的虚像C 物镜和目镜都成实像 D 物镜和目镜都成虚像21某同学用显微镜观察蛔虫卵时发现视野中有一小污点，为了判定此污点究竟位于玻片上还是位于显微镜的镜头上，该同学进行厂如下操作：移动玻片，结果视野中的污点不移动移动转换器，将低倍物镜转换成高倍物镜，结果视野中原先的污点仍然存在。由此可以推测视野中的小污点最可能位于（ D）A玻片上 B低倍物镜上 C高倍物镜上 D目镜上22当显微镜目镜和物镜的放大倍数均为“10 ”时，学生在视野中看到的图像如图所示。假如仅将物镜换成“40 ”，那么在视野中可以看到的细胞数一般是( A )A2个 B4个 C10个 D40个 23观察没有染色的玻片标本时，用暗视野往往可以看得更清楚，能得到暗视野的操作是（A ）A用凹面反光镜和大光圈 B用平面反光镜和小光圈C用高倍镜D用低倍目镜24跳高运动员是消耗自己身体的热能做功把自己举高的。这是一种（B）A热能守恒的结果B能量转化的结果C质量守恒的结果 D机械能守恒的结果三、实验题（共20分）25某校初三学生小李计划去普陀山考察国家保护植物资源，出发前，他访问市农业局的专家，获得了有关资料。5月1日，小李从海拔150米的A处出发，用一小时的时间，徒步登至海拔300米的佛顶山某山峰，行程1000米，沿途采集了数十种植物标本，根据上述资料回答：（1） 小李实地考察前进行的调查属于_(“直接调查”或“间接调查”)（2） 小李自身和所带的工具总质量是50Kg,则他从A处到顶峰的平均功率是_小李从A处到顶峰的时间内，分解体内有机物释放的能量_（填“大于”、“等于”、“小于”）肌肉收缩消耗的能量。答案：间接调查 20.4瓦 大于26你知道吗？一般来说，耳聋分两类，一类是神经性耳聋，是由于听觉神经损坏而引起的；一类是非神经性耳聋，是声音的传导发生了障碍（如耳膜损坏）而引起的，即传导性耳聋。前者不易治愈，后者比较轻易治愈。 假如是后者，可以利用什么方式来听到声音呢？ 请设计实验验证你想法的正确性。答案：骨传导（2）堵住自己的耳朵，用一根木棒一端放到正在发声的钢琴上，一端咬在口中，看是否能听到声音。27我们的食物中含有许多营养素，其中的糖类、脂肪和蛋白质等物质都能提供生命活动所需的能量。喜食肉类的某同学最近因身体质量增加太快而苦恼。他认为是因为他过多地食用猪肉等高蛋白的食物而导致身体质量增加太快的。于是他想“为了减轻身体质量，应当少吃猪肉等含蛋白质丰富的食物而多吃米饭等含糖类丰富的食物。”随后他就主要摄入富含糖类的食物而基本不吃富含蛋白质的食物，并且天天摄入食物的质量与以前相同。下表是他在改变主吃食物前后一段时间内的数据，请根据这些信息回答下列问题：时 间 开始 2个月后 4个月后 6个月后 8个月