初二物理透镜详细知识点.pdf

第一节 透镜 1 透镜的概念 透镜是用透明物质制成的表面为球面一部分的光学元件 透镜能让光线透过去 在进入和离 开透镜时 光经过两次折射而改变光路 所以透镜是一种折射镜 2 根据透镜的形状 可把透镜分为两大类 如图甲所示 中间厚 边缘薄的透镜叫做凸透镜 如图乙所示 中间薄 边缘厚的透镜叫做凹透镜 例如 放大镜 老花眼镜的镜片都是凸透镜 近视眼镜的镜片是凹透镜 3 主光轴 透镜上通过透镜的两个球面球心的直线叫主光轴 镜片的两个表面或至少一个表 面是球面的一部分 简称主轴 光心 主光轴上有个特殊的点 通过这个点的光传播方向不变 这个点叫做透镜的光心 用 字 母 O 表 示 可 以 认 为 薄 透 镜 的 光 心 就 在 透 镜 的 中 心 4 实验探究 凸透镜和凹透镜对光线的作用 结论 凸透镜对光有会聚的作用 凹透镜对光有发散的作用 因此凸透镜也叫会聚透 镜 凹透镜也叫发散透镜 5 焦点和焦距 1 凸透镜的焦点和焦距 凸透镜能使跟主光轴平行的光会聚在主光轴上的一点 这个点叫做焦点 通常用字母F 表 示 焦点到透镜光心的距离叫做焦距 通常用字母f 表示 凸透镜两侧各有一个焦点 两侧 的两个焦距相等 由于光路可逆 若把光源放在凸透镜的焦点上 光源射向凸透镜的光 经凸透镜折射后将变 为平行光 因此利用凸透镜可产生平行光 2 凹透镜的虚焦点 凹透镜能使跟主光轴平行的光线通过凹透镜后变得发散 且这些发散光线的反向延长线相交 在主光轴上的一点 这一点不是实际光线的会聚点 所以叫做凹透镜的虚焦点 虚焦点到凹 透镜光心的距离叫做焦距 通常用字母f 表示 3 粗略测量凸透镜焦距的方法 将凸透镜正对着太阳光 可看成平行光 再拿一张纸放在它的另一侧 来回移动 直到纸 上的光斑最小 最亮 测量这个最小 最亮的光斑到凸透镜光心的距离 即为该凸透镜的焦 距 注意 1 凸透镜对光的会聚作用是由于光线通过它的两侧表面发生折射造成的 2 凸透镜的凸起程度决定了它的焦距的长短 表面越凸 焦距越短 每个凸透镜的焦 距是一定的 3 焦距的长短反映了凸透镜对光的会聚作用的强弱 焦距短的会聚作用强 光线通过 后偏折的厉害 6 凸透镜和凹透镜的三条特殊光线 1 凸透镜1 通过光心的光线经凸透镜后传播方向不变 2 通过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴射出 3 跟主光轴平行的光线经凸透镜折射后通过焦点 2 凹透镜1 通过光心的光线经凹透镜后传播方向不变 2 射向凹透镜的光线 如果其延长线通过虚焦点 则该光线经凹透镜折射后平 行于主光轴射出 3 跟主光轴平行的光线经凹透镜折射后 折射光线的反向延长线经过虚焦点 3 凸透镜和凹透镜的比较 7 易错易误警示 1 透镜对光线的作用 凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用都是相对于原来入射光线的传播方向 而言的 凸透镜的会聚作用是指经凸透镜折射后的光线比原来光线的传播方向向主光轴靠近了 一些 但通过凸透镜的光线不一定都能会聚于一点 也可能是平行的或是发散的 凹透镜的发散作用是指经过凹透镜折射后的光线比原来光线的传播方向远离主光轴了 一些 但通过凹透镜的光线本身不一定是发散的 也可能是会聚于一点或是平行的 第二节生活中的透镜 1 照相机 探究 制作一个模型照相机 纸筒A 的一端蒙上了一层半透明纸 相当于照相胶片 纸 筒 B 的一端嵌一凸透镜 将B 端朝向明亮的室外 眼睛观察半透明纸 调节B 筒套在 A筒 中 的 深 度 调 节 适 当 时 在 半 透 明 纸 上 将 得 到 室 外 景 物 清 晰 倒 立 的 像 探究归纳 照相机的镜头相当于一个凸透镜 胶片相当于光屏 来自物体的光经过镜头 后会聚在照相机暗箱内的胶片上 形成一个倒立 缩小的像 照相机成像的特点 在使用照相机摄影时我们发现这样的特点 1 物体离照相机镜头的距离 物距 大于底片离照相机镜头的距离 像距 2 物体离照相机镜头越远 物体在胶卷上所成像越小 像 底片或胶卷 的位置到镜 头越近 暗箱越短 3 照相机所成的像比物体小 4 像和物体在镜头 凸透镜 两侧 5 物体在胶卷上成的是倒立 缩小的像 注意 缩小的像 与 像变小 是不同的两种情况 前者是指物体所成的像的大小与物 体大小相比较 像比物体小 后者是指物体后一次成的像比前一次成的像小 是由前后两 次像的大小比较而得出的 2 投影仪 探究 将投影片倒立放置在投影仪的载物台上 调节镜头 在屏幕上得到的投影片上图 案清晰的像 若将平面镜取下 则在天花板上得到投影片上图案清晰的倒立的像 进行光路分析可知 来自投影片上图案的光线首先经镜头折射 再经平面镜反射 就像在竖直屏幕上形成清晰的像 平面镜的作用是改变光的传播方向 使射向天花板的 光能在屏幕上成像 探究归纳 投影仪的镜头相当于一个凸透镜 投影仪利用凸透镜来成一个倒立 放大的 实像 投影仪成像的特点 1 投影片到镜头的距离 物距 小于镜头到屏幕的距离 像距 2 投影片离镜头越 近时 屏幕上所成的像越大 像到镜头的距离越大 3 投影仪在屏幕上所成的像比投 影片上图案大 4 投影片和它的像在镜头的两侧 5 投影片在屏幕上所成的是倒立 放大的实像 幻灯机和投影仪的工作原理类似 成像特点及使用方法是一样的 都要注意在使用时要将 投影片倒立设置 这样才能在屏幕上得到一个正立 放大的像 3 放大镜 放大镜也是凸透镜 是最常用的光学仪器之一 放大镜成像特点 1 被观察的物体都放大了 2 物体和像在放大镜同侧 3 放大镜离物体越近 即物 距越小 所成的像越小 放大镜离物体越远 所成像越大 4 如果放大镜与物体的距 离大到一定程度 所成的虚像便消失了 5 物体通过放大镜所成的像是正立 放大的虚 像 4 实像和虚像 1 凸透镜既可以成实像也可以成虚像 实像 实际光线会聚成的 能用屏幕承接 能使胶片感光 能用眼睛观察到 物 像 分布在凸透镜两侧 实像都是倒立的 虚像 不是实际光线会聚成的 不能用屏幕承接 只能用眼睛观察到 物 像分布在 凸透镜同侧 虚像都是正立的 相同点 都能用眼睛观察到 都能用照相机拍成照片 举例 第三节凸透镜成像的规律 1 三条特殊光线 2 实像与虚像 由实际光线会聚成的 能在光屏上呈现的像是实像 不是由实际光线会聚 而成 而是由光线的反向延长线相交而成的 不能在光屏上呈现的像是虚像 3 照相机成一个倒立 缩小的实像 幻灯机成一个倒立 放大的实像 放大镜成一个正立 放大的虚像 4 照相机 幻灯机成像时 物距变小时 像和像距都变大 放大镜成像时 物距变小 像 和像距都变小 探究凸透镜成像的规律 分析与论证 分析数据 总结凸透镜成像的规律如表 注意 1 实验前首先调整烛焰 凸透镜和光屏的中心大致在同一高度上 目的是使烛焰通过 凸透镜所成的像呈现在光屏中央 便于观察和比较像和物体的关系 2 在同一个物距范围内取两组以上的物距探究凸透镜成像的规律是为了排除偶然因 素 使实验结论更具有普遍性 总结 1 当物体与凸透镜的距离大于焦距时成实像 小于焦距时成虚像 即一倍焦距是实像 和虚像的分界点 可简记为 一倍焦距分虚实 2 当物体在二倍焦距以外时成缩小的实像 物体在一倍焦距和二倍焦距之间时成放大 的实像 即二倍焦距处是成放大实像和缩小实像的分界点 可简记为 二倍焦距分 大小 凸透镜不能成缩小的虚像 3 凸透镜所成的实像都是倒立的 虚像都是正立的 这也是凸透镜成实像和虚像的一 个区别 4 物体沿主光轴移动时 物像移动方向一致 即成实像时 物距减小 像距增大 且 像变大 成虚像时 物距增大 像距增大 且像变大 可简记为 成实像 物近 像远像变大 成虚像 物近像近像变小 第四节眼睛和眼镜 1 眼睛 人的眼睛好比是一架照相机 物体反射的光进入人眼 在视网膜上形成一个倒立 缩小的实像 刺激分布在视网膜上的感光细胞 通过视神经传导到大脑的视觉中枢 形成了视觉 则看见物体 眼睛的视物原理 眼睛通过睫状体来改变晶状体的形状 当睫状体放松时 晶状体比较薄 远处的物 体射来的光刚好会聚在视网膜上 眼球可以看清远处的物体 睫状体收缩时 晶状 体变厚 对光的偏折能力变大 近处物体射来的光会聚在视网膜上 眼睛就可以看 清近处的物体 眼睛的调节是有限度的 当睫状体完全松弛时 晶状体表面弯曲程度最小 也 就是晶状体变得最扁时 能够看到的物点叫眼睛的远点 正常眼的远点在无限远处 从无限远处物体射入眼睛的是近似平行光线 像恰好成在视网膜上 当睫状体极度 紧张时 使劲看近物时 晶状体变得最凸 表面弯曲程度最大 能看清的物点叫 眼睛的近点 正常眼的近点约在离眼睛10cm 的地方 在合适的照明条件下 正常 眼睛观察近处物体最清晰而又不疲劳的距离 称为明视距离 正常眼的明视距离大 约是 25cm 2 近视眼及其矫正 1 近视眼的成因 近视眼的远点为有限距离 近点也比正常眼近 因此 近视眼 的人习惯紧贴在书上看字 由于眼球在前后方向上太长 视网膜距晶状体过远 或者晶状体比正常眼凸一些 变得太厚 折光能力太强 从远处物体射来的光 线不能会聚在视网膜上 会聚在视网膜前 即远处物体成像与视网膜前 因而 患近视眼的人看不清远处的物体 2 近视眼的矫正 矫正近视眼 可佩戴用凹透镜制成的近视眼镜 使入射的平行 光 线 经 凹 透 镜 发 散 些 后 再 射 入 眼 睛 会 聚 点 就 能 够 移 到 视 网 膜 上 3 远视眼及其矫正 1 远视眼的成因 远视眼的近点变远 由于眼球前后方向上过短 视网膜距晶状 体过近 或者晶状体比正常眼扁些 晶状体太薄 折光能力太弱 近处物体发 出光线的会聚点在视网膜后 因此来自近处一点的光还没有会聚成一点就到达 视网膜了 在视网膜上形成一个模糊的光斑 同时 近点远移 因而看不清近 处的物体 2 远视眼的矫正 矫正远视眼 可佩戴用凸透镜制成的远视眼镜 如图 使入射 的 光 线 经 凸 透 镜 会 聚 些 后 再 射 入 眼 睛 会 聚 点 就 能 移 到 视 网 膜 上 4 眼睛的度数 透镜焦距的倒数叫透镜焦度 焦距以米为单位时 眼镜片度数是透镜焦度乘 100 如 一近视镜片的度数为 200 则该片透镜的焦距为 0 5m 是凹透镜 再如 焦距1 3m 的凸透镜 则该片透镜的度数为300 是远视镜片 第五节显微镜和望远镜 一 显微镜 1 显微镜的构造 显微镜由两组透镜组成 每组都相当于一个凸透镜 把他们一起装在金 属制成的镜筒里 显微镜的结构自上而下分别为 1 目镜 靠近眼睛的一组透镜 作用相当于一个普通的放大镜 2 物镜 靠近被观察物体 作用相当于投影仪的镜头 3 载物片 承载被观察物体 4 反光镜 增加光的强度 照亮被观察物体 2 显微镜的作用 用于观察细微的物体或物体上的细微部分 3 显微镜的原理 物镜的作用相当于投影仪的镜头 被观察的物体首先通过物镜成一个倒 立 放大的实像 这个实像落在了目镜的焦点以内 目镜相当于一个放大镜 把物镜形 成的放大的实像再次放大 得到正立 放大的虚像 这样就可以看到肉眼看不到的微小 物体 好的显微镜能把微小物体放大2 10 3 倍 能观察到细胞的构造 要想观察更小的结构 光学显微镜就无能为力了 电子显微镜出现后能观察到单个的分子 放大倍数通常都在 80 万倍 扫描隧道显微镜则能更进一步看到单个的原子 注意 1 显微镜的放大倍数高是因为显微镜对物体进行了两次放大 放大倍数等于两次放大 倍数的乘积 2 将偏离视野中央的像移到中央 需反向移动载物片 二 望远镜 1 望远镜的构造和原理 种类很多 望远镜的结构跟显微镜类似 也是由物镜和目镜两组 透镜组成的 不同的只是物镜的焦距长而目镜的焦距短 靠近眼睛的叫做目镜 靠近被 观测物体的叫做物镜 2 作用 用来观察远处的物体 3 视角 一个物体能不能被看清楚 跟物体在视网膜上的像的大小有关 视网膜上的像越 大 受到刺激的感光细胞越多 眼睛对物体的细微部分分辨的就越清楚 如果物体在视 网膜上的像小到只落在一个感光细胞上 那么眼睛就觉得这个物体只是一个点 视网膜 上像的大小取决于被视物体对眼睛的光心所张的角 即从物体两端向眼睛的光心O 所引 两条直线间夹的角 这个叫就是视角 视角的大小取决于物体的大小和物体到眼睛的距离 物体越大或离眼睛越近 视角就越 大 物体在视网膜上所成的像也就越大 人对物体的感觉也就越明显 如图说明同一物 体的视角大小随距离而变化 当你想把一个细小的物体看清楚时 很自然的会把它放在 离眼睛较近的地方 增大他的视角 使它在视网膜上成的像尽可能大些 望远镜能使我们观察远处的物体的视角变大 远处物体经物镜成的像离眼睛很近 加上 目镜的放大作用 视角就可以变得很大 三 显微镜与望远镜的对比 显微镜望远镜 结 构 目镜一组透镜 作用相当于一个凸透镜一组透镜 作用相当于一个凸透镜 物镜一组透镜 作用相当于一个凸透镜一组透镜 作用相当于一个凸透镜 工 作 原 理 物镜成倒立 放大的实像 物体到物镜光 心间的距离f u2f 成倒立 缩小的实像 物镜焦距长 口径 越大越好 以便会聚更多光线成更明亮的 像 物体到物镜光心间的距离u 2f 所成 实像与光心间的距离v f 在 F 外侧 靠 近 F 目镜以物镜所成实像为物体再次成像 实 像与目镜光心间的距离u f 成正立 放大的虚像 像 物 同侧 可以直 接用眼睛看到 以物镜所成实像为物体再次成像 目镜焦 距短 实像与目镜光心间的