第七讲透镜成像.doc

第七讲 透镜成像学习目标：1、 认识凸透镜、凹透镜的相关概念。2、 掌握透镜中光心，主光轴，焦点，焦距定义。3、 能够画出透镜的三条特殊的光线。4、 掌握凸透镜成像的规律，以及解释生活中的事例。主要概念：1、凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜是凸透镜。2、凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜是凹透镜。注：观察我们的眼镜，发现镜片是中间薄四周厚，是凹透镜。一般情况下，边缘越厚中间越薄，凹得越厉害，度数越高。3、焦点和焦距（1）主光轴：透镜两个球面球心的连线。（2）光心：通常位于透镜的中心。（3）焦点：平行于凸透镜主光轴的光线，经凸透镜折射后会聚于一点，这一点叫做凸透镜的焦点。（4）焦距：焦点到光心的距离，用表示。注意：凸透镜和凹透镜都各有两个焦点，凸透镜的焦点是实焦点，凹透镜的焦点是虚焦点。4、透镜对光的作用（1）凸透镜的作用：对光线有会聚作用，所以也叫会聚透镜。凸透镜的焦点：平行光线经凸透镜折射后，折射光线就会聚在主光轴上的一点。这一点就是凸透镜的焦点。焦点到光心的距离叫焦距。（2）凹透镜的作用：对光线有发散作用。凹透镜的焦点：平行光经凹透镜折射后折射光的反向延长线过虚焦点。则入射光的延长线过虚焦点的，折射后一定是平行主光轴的光线。5、粗略测量凸透镜的焦距使凸透镜正对太阳光，下面放一张白纸，调节凸透镜到白纸的距离，直到白纸上光斑最小最亮为止，然后用刻度尺量出凸透镜到纸上光斑的距离就是凸透镜的焦距。6、凸透镜使光会聚的原因凸透镜可设想 为底面朝透镜中央的许多棱镜的集合，根据光的折射规律，通过透镜的光线经棱镜折射后偏向底面，所以经过透镜的光线折射后偏向中央，使光线会聚。7、关于实像与虚像的区别： 物点发出的光线经反射或折射后能够会聚到一点，这一点就是物点的实像。实像是实际光线会聚而成，不仅可以用眼睛直接观察，也可以在屏幕上显映出来。 如果物点发出的光线经反射或折射后发散，发散光线的反向延长相交于一点，看起来光线好像从这一点发出，而实际上不存在这样一个发光点，这点就是物点的虚像。虚像只能用眼睛观察，不能用屏幕显映。跟物体相比较，实像是倒立的，虚像是正立的。8、凸透镜成像规律记忆方法:物距像的性质像距应用倒、正放、缩虚、实u2f倒立缩小实像fv2f照相机u=2f倒立等大实像v=2ffu2f幻灯机u=f不成像uu放大镜9、凸透镜成像的动态情景：当物体从二倍焦距以外的地方逐渐向凸透镜移近过程中，像逐渐变大，像距 也逐渐变大。但是，只要物体未到达二倍焦距点时，像的大小比物体要小；像的位置总在镜的另一侧一倍焦距至二倍焦距之间。当物体到达二倍焦距之内逐渐向一倍焦距点移动过程中，像变大，像距也变大。像的大小总比物体要大，像的位置总在镜的另一侧二倍焦距以外。可见，二倍焦距点是凸透镜成缩小实像与放大实像的分界点。即物体在二倍焦距以外时所成实像小于物体；物体在二倍焦距以内时所成实像要大于物体。当物体在一倍焦距以内时，只能在与物体同侧的地方得到正立放大的虚像。因此，焦点F是凸透镜成实像与虚像的分界点。10、眼睛（1）眼球相当于一架照相机，晶状体和角膜共同作用相当于一个凸透镜，视网膜相当于光屏。（2）眼球的调节：在眼球这部照相机中，光屏（视网膜）不能移动，但镜头（晶状体）的焦距却可以调节。当我们看远处的物体时，物体离透镜较远，成的像必然在光屏之前，此时睫状体放松，晶状体变薄，其折光能力减弱，使成的像恰好落在视网膜上；当我们看近处的物体时，物体离透镜较近，成的像必然在光屏之后，此时睫状体收缩，晶状体变厚，其折光能力增强，使成的像恰好落在视网膜上。11、近视及其矫正：成像在视网膜前，所以要加凹透镜进行纠正。（1）特点：只能看清楚近处的物体，看不清楚远处的物体。（2）原因：晶状体太厚（太凸），折光能力太强，或眼球在前后方向上太长，使来自远处某点的光会聚在视网膜前，到达视网膜时是一个模糊的光斑。（3）矫正：在眼睛前放一个凹透镜。12、远视及其矫正：在光线还没有会聚成一点就到达视网膜了，所以要加凸透镜进行纠正。（1）特点：只能看清楚远处的物体。（2）原因：晶状体太薄或眼球前后径太短。（3）矫正：在眼球前放一个凸透镜。总结：人眼的晶状体就是一个凸透镜，当我们看不清物体时，根据情况搭配适当的透镜即可纠正。但是同学们近视眼戴个眼镜始终是不方便的，虽然看上去是斯文很多，但是我们能避免就避免，在平时用眼时要注意规范，写字不能考得太近，不要长时间看电脑等屏幕。13、照相机（1）物体在照相机胶卷上成的是一个倒立、缩小的实像。（2）照相机的原理：物体到凸透镜的距离大于2倍焦距时，能成倒立缩小的实像。（3）照相机的结构：胶片：感光显影后变为照相底片。调焦环：调节镜头到胶片的距离(但上面数字表示景到镜头的距离。光圈：控制镜头的进光量。快门：控制曝光时间。14、投影仪（1）投影仪的平面镜的作用是改变光的传播方向。（2）幻灯机的作用是：物体到凸透镜的距离在焦距和2倍焦距之间时，成放大、倒立的实像。注：投影器与幻灯机的区别：投影器用两块大塑料螺纹透镜作聚光镜，并用一块平面镜把像反射到屏幕上。15、放大镜（1）放大镜所成的像是正立、放大的虚像。（2）放大镜的原理：放大镜的原理：物体到凸透镜的距离小于焦距时，成放大、正立的虚像。课堂小练：1、凸透镜： ，如：远视镜片，照相机的镜头、投影仪的镜头、放大镜等等；2、凹透镜： ，如：近视镜片；练习： 凸透镜能使跟主光轴平行的入射光线 于一点,叫 ,这一点到凸透镜的光心的距离叫 。一个凸透镜有 个焦点,它们位于凸透镜的 边。凹透镜能使光线 ,凹透镜的焦点是 ,有 个。3、主光轴：_；4、光心：同常位于透镜的几何中心；用“O”表示。5、焦点：_6、焦距：_如下图： 注意：凸透镜和凹透镜都各有两个焦点，凸透镜的焦点是实焦点，凹透镜的焦点是虚焦点；7、过光心的光线经透镜后传播方向_，如下图： 8、平行于主光轴的光线，经凸透镜后_；经凹透镜后_，但其反向延长线必过_（所以凸透镜对光线有_作用，凹透镜对光有_作用）如下图： 9、经过凸透镜焦点的光线经凸透镜后_；射向异侧焦点的光线经凹透镜后平行于主光轴；如下图： 自测题一、选择题1物体从距凸透镜12 cm处移到距凸透镜20 cm处，调整光屏的位置，总能在光屏上得到倒立放大的像，由此可知此凸透镜的焦距可能是（ ）A10 cm B20 cm C12 cm D以上都不对2用照相机给家人照相，人与照相机镜头的距离和底片到照相机镜头的距离分别是（ ）A大于2f,小于f B大于2f,小于2f，大于fC小于2f,大于f，大于2f D大于f,大于2f3测绘人员绘制地图时，常常需要在高空的飞机上向地面照相，称为航空摄影，若要使用航空摄影照相机的镜头焦距为50 mm，则底片到镜头间的距离为（ ）A100 mm以外B50 mm以内 C略大于50 mmD恰为50 mm4放映幻灯时，在屏幕上得到的是幻灯片上图像的（ ）A正立放大的虚像 B正立放大的实像C倒立放大的虚像 D倒立放大的实像5用一个凸透镜成像时，下面说法中正确的是（ ）A实像总是正立的、虚像总是倒立的B实像和虚像都可能是放大或缩小的C成实像时，物体离凸透镜越近像越大D成虚像时，物体离凸透镜越近像越大6一个物体放在凸透镜前时，在透镜的另一侧距离透镜20 cm的光屏上得到了一个清晰放大的物体的像，若把物体移至透镜前20 cm处，为了仍能在透镜另一 侧光屏上得到清晰的像，则光屏的移动方向和所成像的大小为（ ）A光屏靠近透镜，成缩小的像 B光屏靠近透镜，成放大的像C光屏远离透镜，成放大的像 D光屏远离透镜，成缩小的像7.李明同学的妈妈发现李明自从上了初中以后，学习比原来更刻苦了，但也发现李明看书时眼睛与书的距离比正常情况越来越近了，请你在下列判断及矫正措施中选出正确的一项向李明同学说明( )A李明同学已患上近视眼，需要佩戴用凸透镜制成的眼镜B李明同学巳患上近视眼，需要佩戴用凹透镜制成的眼镜C李明同学已患上远视眼，需要佩戴用凸透镜制成的眼镜D李明同学已患上远视眼，需要佩戴用凹透镜制成的眼镜8一个蜡烛位于凸透镜前，调节透镜和光屏位置可在光屏上呈现放大的清晰的像；若保持凸透镜位置不动，将蜡烛和光屏的位置对调一下，则（ ）A在光屏上不再呈现像 B在光屏上呈现等大的像C在光屏上呈现缩小的像 D在光屏上呈现放大的像9 小明在探究凸透镜成像规律时，保持凸透镜的位置不变，先后把蜡烛放在a、b、c、d四点并分别调整光屏的位置，如图2所示，探究后他总结出下列说法。其中正确的是( ) A照像机是利用蜡烛放在a点的成像特点制成的 B放大镜是利用蜡烛放在b点的成像特点制成的 C幻灯机是利用蜡烛放在d点的成像特点制成的 D蜡烛放在b点成的像比它放在c点成的像大10人的眼睛象一架照相机，物体射出的光经晶状体折射后 成像于 视网膜上，视网膜上成的像是( )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.正立、缩小的虚像11老师上课时经常用到投影仪 ，如图4所示，关于投影仪的使用以下 做法中合理的是( )A.投放到屏幕上的画面太靠上时，应增大平面镜与凸透镜的夹角使画面向下移动图4B.若使屏幕上的画面大一些， 可使投影仪靠近屏幕同时将凸透镜适当向下移动C.若使屏幕上的画面大一些，可使投影仪远离屏幕同时将凸透镜适当向上移动D.若使屏幕上的画面大一些，可使投影仪远离屏幕同时将凸透镜适当向下移动12常见的视力缺陷有近视和远视右图是一位视力缺陷人员的眼球成像示意图，他的视力缺陷类型及矫正视力需要配戴的透镜种类是（ ） A远视眼，凸透镜 B远视眼，凹透镜 C近视眼，凸透镜 D近视眼，凹透镜13把凸透镜正对太阳光，可在距凸透镜10 cm处得到一个最小最亮的光斑若用此透镜来观察邮票上较小的图案，则邮票到透镜的距离应( )A大于10 cm B小于10cm C大于20cm D在10cm和20cm之间二填空题：（每空2分，共32分）14照相机的镜头相当于一个_镜，被拍摄的物体应在距镜头_的位置，在相当于_的胶片上得到_的_的_像15幻灯机和电影放映机的镜头是_镜，物体应放在_，像在_，像的性质是_若要使银幕画面更大些，幻灯机与电影机应离银幕_些16透过装水的玻璃杯看到的手指是 的像（选填“放大”、“等大”或“缩小”），这是因为装有水的玻璃杯可看成 17在下图中，_图(选填“甲”或“乙”)表示近视眼成像示意图矫正近视眼应佩戴眼镜的镜片是_透镜(选填“凸”或“凹”)18一束平行光线经过凸透镜折射后的传播方向如图16甲所示，由图可知，此透镜的焦距为 cm；当把烛焰放在此凸透镜左侧12cm处时，如图16乙所示，则从该凸透镜右侧通过透镜可以看到一个 、放大的虚像（填：“正立”或“倒立”）。三、作图题（6分）19完成下图中的光路图四、实验与探究题：（20.题7分，21.题6分22.题10分）20小明站在同一位置用数码相机(焦距可改变)对着无锡著名景点锡山先后拍摄了两张照片甲和乙，如图所示。他产生了这样的疑问：物体通过凸透镜在光屏上所成像的大小与透镜的焦距有何关系呢?小明对此进行了探究。甲乙 (1)小明找来了一些凸透镜，但不知道它们的焦距，请你为他提供一种测量透镜焦距的方法。(可画图说明) (2)测出凸透镜焦距后，小明先后选用了三个焦距分别为15cm、10cm、5cm的凸透镜，在保持物距始终为35cm的情况下依次进行实验，发现所成的像越来越小。请你根据实验结果判断小明在拍摄哪一张照片时照相机镜头的焦距较大。(3)在探究过程中，小明总是让物距保持不变，请你说出他这样做的理由。21在用光具座研究凸透镜成像规律的实验中：(1)测量凸透镜的焦距如图所示，则该凸透镜 的焦距为_cm(2)将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座 上点燃蜡烛后，调节烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在_上(3)当烛焰距凸透镜30cm时，移动光屏，可在光屏上得到一个清晰的倒立、_的实像 22小宇在做“探究凸透镜成像规律”实验，其实验装置的示意图如图15所示。a、b、c、d、e是主光轴上的五个点，F点和2F点分别是凸透镜的焦点和二倍J距点。（l）在a、b、c、d、e五个点中：把烛焰放在_点上，可以成正立、放大的虚像。把烛焰放在_点上，所成的像最小。把烛焰放在_点上是属于照相机原理。把烛焰放在_点上是属于投影仪原理。（2）小字做完实验后，又想用手表代替蜡烛，看在光屏上能成什么样的像。于是他在透明的玻璃板上用黑色笔画了个手表盘，如图16（甲）所示。把这个玻璃板放在蜡烛的位置上，并用平行光源对着玻璃板上的表盘照射，如图16（乙）所示。移动光屏直到成清