复习讲义：第三章 光的折射 透镜（解析版）

学而优教有方第三章光的折射透镜（复习讲义）课标要求：2.3.3通过实验，了解光的折射现象及其特点2.3.5了解凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用2.3.5探究并了解凸透镜成像的规律了解凸透镜成像规律的应用考点总览：1.光的折射现象2.光的折射规律3.光的折射规律的应用4.透镜的焦点与焦距5.凸透镜和凹透镜的辨别6.透镜的三条特殊光线7.凸透镜成像的规律8.凸透镜成像规律的应用9.凸透镜成像的动态判断10.眼睛与视力的矫正11.望远镜与显微镜12.红外线与紫外线知识点一光的折射规律1．光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向发生偏折，称为光的折射2．光的折射规律：当光从一种介质斜射入另一种介质时，折射光线、入射光线和法线在同一平面内；折射光线和入射光线分别位于法线两侧；入射角增大（或减小）时，折射角也随之增大（或减小）光垂直于介质表面入射时，折射角等于零当光从空气斜射入水（或玻璃）中时，折射光线偏向法线方向，即折射角小于入射角；当光从水（或玻璃）斜射入空气中时，折射光线偏离法线方向，即折射角大于入射角知识点二光的折射规律的应用1．光的折射作图光线画实线，辅助连接线、光线的反向延长线画虚线，有垂直关系的线段交叉点要画出直角符号2．光的折射成像光的折射成像实质是折射光线的反向延长线的交点知识点三凸透镜与凹透镜透镜的由透明物质制成，至少有一个表面是球面的一部分，对光起折射作用的光学元件1．透镜的构造：中间厚、边缘薄的透镜叫做凸透镜；中间薄、边缘厚的透镜叫做凹透镜2．透镜对光的作用：凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用3．透镜的奥秘：凸透镜相当于多个棱镜的组合凹透镜相当于多个棱镜的组合知识点四有关透镜的几个名词1．光心：透镜的中心，用“O”表示2．主光轴：通过光心且垂直于透镜表面的直线（主光轴是通过球心的直线C1C2），用点划线“”表示3．焦点：凸透镜能使平行于主光轴的光会聚于一点，这个点叫作凸透镜的焦点，用“F”表示凸透镜两侧均有焦点，且关于光心对称4．虚焦点：跟主光轴平行的光线经凹透镜后变得发散，发散光线的反向延长线相交在主光轴上一点，这一点不是实际光线的会聚点，所以叫虚焦点，用“F”表示凹透镜两侧均有虚焦点，且关于光心对称5．焦距：焦点到光心的距离，用“f”表示凸透镜的焦距的大小表示其会聚能力的强弱，越小，对光的会聚能力越强；凹透镜焦距的大小表示其发散能力的强弱，越小，对光的发散能力越强知识点五凸透镜与凹透镜的辨别1．慎摸：比较透镜边缘与中央的厚度，边缘薄、中央厚的是凸透镜，边缘厚、中央薄的凹透镜2．近看：经凸透镜靠近物体，人眼通过透镜观察物体，若观察到正立放大的像，则是凸透镜；若观察到正立缩小的像，则是凹透镜3．远望：手拿透镜，伸直手臂，人眼通过透镜观察远处的物体，若观察到倒立缩小的像，则是凸透镜；若观察到正立缩小的像，则是凹透镜4．正照：将透镜正对着太阳光，将透镜另一侧的光屏从贴近透镜开始，逐步远离透镜，若观察到光屏上的光斑先变小后变大，则是凸透镜；若观察到光屏上光斑一直变大，则是凹透镜知识点六透镜的特殊光线1．凸透镜的特殊光线：（1）平行于主光轴的光线经过凸透镜折射后会经过焦点（2）根据光的折射现象中光路可逆可知，通过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴（3）经过光心的光线经过凸透镜后传播方向不变2．凹透镜的特殊光线（1）平行于主光轴的光线经过凹透镜折射后，折射光线的反向延长线会经过虚焦点（2）根据光的折射现象中光路可逆可知，射向凹透镜的光线如果其延长线通过虚焦点，则经凹透镜折射后平行于主光轴（3）经过光心的光线经过凹透镜后传播方向不变知识点七凸透镜的成像规律1．凸透镜的成像规律（静态）实验序号物距（u）cm像距（v）cm像的性质正倒大小虚实1u>2f2f>v>f倒立缩小实2u=2fv=2f倒立等大实32f>u>fv>2f倒立放大实4u=f/不成像5u<f/正立放大虚2．凸透镜成像的原理（1）实像是实际光线会聚而成的，虚像是射入人眼的光线的反向延长线相交而成的（2）利用凸透镜的特殊光线，可以确定折射光线的交点（实像点）或者折射光线反向延长线的交点（虚像点），我们选择物体端点发出的光线来确定像的端点的位置，从而确定像的位置知识点八凸透镜成像规律的应用1．放大镜（1）放大镜的原理放大镜是利用凸透镜能成放大虚像的原理制成的（2）放大镜的调节由凸透镜成虚像时遵循物近像近像变小，物远像远像变大的规律可知，当需要使成像变大时，应增大放大镜与物体的距离；反之，当需要使成像变小时，应减小放大镜与物体的距离2．投影仪（1）投影仪原理：投影仪是利用凸透镜能成放大实像的原理制成的（2）投影仪的调节：由凸透镜成实像时遵循物近像远像变大，物远像近像变小的规律可知，当需要使成像变大时，应增大投影仪与屏幕的距离，减小成像凸透镜与投影片的距离；反之，当需要使成像变小时，应减小投影仪与屏幕的距离，增大成像凸透镜与投影片的距离3．照相机（1）照相机的成像原理：照相机是利用凸透镜能成缩小实像的原理制成的（2）照相机镜头的调节：受照相机外形的限制，照相机胶片（感光元件）的位置不可调节，镜头的焦距也不可调节，为了使远、近的物体都能成像到胶片上，只能通过调节镜头到胶片的距离（像距）来实现由凸透镜成实像时遵循物近像远像变大的规律可知，当物体靠近照相机镜头时，物距缩小，需增大像距，但镜头位置可调节，故只能将镜头适当伸出，增大胶片（感光元件）到镜头的距离，此时像变大反之，当物体远离照相机镜头时，应将镜头适当收缩，此时像缩小4．利用凸透镜成像规律，根据物距、像距判断焦距的范围已知物距u和像距v，可以判断符合哪一条成像的规律，再把物距、像距值分别代入规律中的范围，联合求解，即可确定焦距范围知识点九凸透镜成像的动态判断1．成实像时，除u=v=2f外，物距和像距不会在同一个范围内，当u>2f时，2f>v>f；当2f>u>f，v>2f口诀：成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小2．物距比像距大，物比像大；像距比物距大，像比物大；物距和像距一样大，物和像一样大3．u=f是成实像和虚像的分界点，u=2f是像放大和缩小的分界点口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小4．相对于凸透镜，实像和物体在两侧，虚像和物体在同侧5．由u=v=2f可知，经过凸透镜一侧2f点的光线经过凸透镜后会经过另一侧2f点.知识点十眼球与视力矫正1．眼球（1）眼球的结构晶状体：透过光线并产生折射作用睫状肌：改变晶状体的形状，从而可以改变进入眼睛光线的折射方向视网膜：上面分布着许多对光很敏感的视觉细胞，有感受光刺激的作用视觉神经：把视网膜上的视觉细胞获取的光线信息传入大脑（2）眼球的成像原理：眼球与照相机的成像原理类似，也是利用凸透镜能成缩小实像的原理成像的光线经角膜和晶状体的折射，在视网膜上成像，通过视觉神经将信息传入大脑，于是人们就能看到物体了（3）眼球的调节：由凸透镜成实像时遵循物近像远像变大，物远像近像变小的规律可知，当看远处的物体时，像距很小，成像在了视网膜的前方，为了使像成在视网膜上，需要睫状肌放松，使晶状体变薄，减弱光的偏折能力，使像向远离晶状体的方向移动直至视网膜上；当看近处的物体时，像距变大，这是成像在视网膜的后方，为了使像成在视网膜上，需要睫状肌收缩，使晶状体变厚，增强光的偏折能力，使像向靠近晶状体的方向移动直至视网膜上2．视力的缺陷与矫正（1）近视眼看不清远处的物体，是因为晶状体的弯曲度经调节后，物体的像仍落在视网膜的前方，利用凹透镜能使光发散的特点，在眼球前面放一个合适的凹透镜，就能使像向后移到视网膜上因此，近视镜是凹透镜（2）远视眼（老花眼）看不清近处的物体，是因为晶状体的弯曲度经调节后，物体的像仍落在视网膜的后面，利用凸透镜能使光会聚的特点，在眼球前面放一个合适的凸透镜，就能使像向前移到视网膜上因此，远视镜（老花镜）是凸透镜知识点十一显微镜与望远镜1．显微镜（1）显微镜的结构目镜：靠近眼睛的一组透镜，作用相当于一个普通的放大镜物镜：靠近被观察物体的一组透镜，作用相当于投影仪的镜头载物片：承载被观察物体反光镜：增加光的强度，照亮被观察物体（2）成像原理：被观察的物体经物镜后，成倒立、放大的实像，这一实像恰好处在目镜的一倍焦距之内，经目镜成正立、放大的虚像2．望远镜（1）望远镜的构造（以开普勒望远镜为例）：望远镜由两组透镜组成，每组透镜相当于一个凸透镜，靠近眼睛的叫目镜，靠近被观测物体的叫物镜（2）成像原理：远处物体的光经过物镜，由于所观察的物体极远，物距远大于二倍焦距，因此成倒立、缩小的实像，这个实像在目镜的一倍焦距以内，所以经过目镜作用后成放大的虚像知识点十二人眼看不见的光1．可见光与不可见光可见光：人眼能感觉到的光红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光为可见光不可见光：人眼无法察觉到的光称为不可见光不可见光包括红外线和紫外线等2．红外线：在色散光带红光外侧存在能使物体发热的不可见光（1）红外线的热效应比较显著：自然界一切物体都在不停地向外辐射红外线（2）红外线的特性及应用：①热作用强：红外照片、红外线夜视仪、红外线烘烤、取暖、红外线诊断、红外线烘烤；②穿透云雾能力强：红外线遥感，可利用该技术勘测地热③可用来进行遥控：家用电器的遥控器3．紫外线：在可见光谱的紫光以外有一种看不见的光，叫紫外线（1）紫外线的特性：①荧光效应：紫外线最显著的性质是能使荧光物质发光，可用来制成验钞灯，也可鉴别字画②化学作用强，容易使照相底片感光；（2）紫外线的应用与危害：①生理作用：能杀菌，强度高时能伤害人体；②影响人类的健康：适当的紫外线照射对人体有益，可以促进人体合成维生素D，有助于人体对钙的吸收过量则有害，引起白内障，导致皮肤过早衰老甚至发生癌变题型一光的折射现象题型一光的折射现象【例1】小丽夏天和同学一起游泳时，发现人的腿在水中“变短”了。下列现象与其光学原理相同的是（）A．水中倒影 B．皮影戏 C．筷子在水中“弯折” D．后视镜中的像【答案】C【解答】解：人的腿在水中“变短”了是光线由水斜射入空气时发生折射，折射光线远离法线，向水面偏折，看起来腿在水中“变短”了，这是光的折射现象造成的。A、水中的倒影是平面镜成像，属于光的反射现象，故A不符合题意；B、皮影是光在沿直线传播过程中遇到不透明的物体，在物体的后面形成的光照不到的暗区，故B不符合题意；C、斜插入水中的筷子看起来向上弯折，是由于光线从水中斜射入空气中时发生了折射，故C符合题意；D、后视镜中的像是光的反射形成的虚像，故D不符合题意。故选：C。【变式1-1】我国古代很早就有人对自然现象进行了观察和研究，留下了许多史料记载，如“潭清疑水浅”，下列四幅光路图中，能正确说明“疑水浅”这一现象产生原因的是（）A． B． C． D．【答案】A【解答】解：人看到池底变浅是由于从池底反射的光线由水中斜射入空气时，在水面上发生折射，折射角大于入射角，折射光线进入人眼，人眼会逆着折射光线的方向看去，就会觉得池变浅了。故选：A。【变式1-2】我国的古诗词文化有几千年的灿烂历史，很多名句蕴含着丰富的物理知识，下列诗句从物理学的角度解释正确的是（）A．“池水映明月，潭清疑水浅”，句中“水浅”是由光的反射造成的 B．“绿树浓荫夏日长，楼台倒影入池塘”，句中“浓荫”是光的折射形成的 C．“一叶障目，不见泰山”，句中“一叶障目”是光的直线传播形成的 D．“当窗理云鬓，对镜贴花黄”，句中“对镜贴黄花”是利用的光的折射看到镜子中的像【答案】C【解答】解：A．“池水映明月，潭清疑水浅”句中“水浅”是水底看起来比较浅，这是由于光的折射造成的，池底的反射光线从水中斜射入空气，在水面处发生折射，折射角大于入射角，人逆着折射光线的方向看去，看到的是折射光线的反向延长线会聚而成的虚像，虚像的位置比池底位置要高，所以人觉得水深变浅了，故A错误；B．“浓荫”，是指的树的影子，是光的直线传播形成的，故B错误；C．“一叶障目”是光的直线传播形成的，故C正确；D．“对镜贴黄花”属于平面镜成像，利用的是光的反射，故D错误。故选：C。题型二光的折射规律题型二光的折射规律【例2】某同学在做“探究光的折射特点”实验，如图所示是光从空气射入水中时的光路。实验中发现，入射光线、折射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线的两侧，通过实验还得到如表所示数据：入射角α0°15°30°45°60°反射角β0°15°30°45°60°折射角γ0°11°22.1°35.4°40.9°（1）分析表中数据，可得出结论：①光从空气中斜射到水面时，将同时发生反射和折射现象；②光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的增大而增大（选填“增大”或“减小”），且折射角小于（选填“大于”、“等于”或“小于”）入射角。当光沿着原来的折射光线方向入射时，光会沿着之前的入射光线路径折射出去，说明在光的折射现象中，光路是可逆的。【答案】（1）反射；折射；（2）增大；小于；可逆。【解答】解：①光从空气斜射到水面时，将同时发生反射和折射现象；②由表中数据可知，光从空气斜射到水面时，当入射角不断增大时，折射角也随之增大，故折射角随入射角的变化关系是：折射角随入射角的增大而增大，且折射角小于入射角；光路是可逆的。故答案为：（1）反射；折射；（2）增大；小于；可逆。【变式2-1】如图甲是小明同学利用透明的薄壁（厚度可忽略不计）方形水槽水和光具盘探究光从空气斜射入玻璃中时的光路，经过多次实验并记录了表格数据：入射角α10°30°45°60°折射角β7.1°20.7°30°37.8°（1）分析表格中的数据，你能得出的结论（写出一条即可）：当光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角；（2）当光以30°的入射角从玻璃斜射入空气中时，其折射角是45°，你的依据是在光的折射中，光路是可逆的；（3）如图乙，小明将激光笔移至虚线框内向水槽底部照射，为使光束从水面射出后沿DE方向传播则激光笔照射的方向应满足的条件是与DE平行，且激光笔照射在水槽底部的位置必须在②（选填“①”“②”或“③”）区内。【答案】（1）当光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角；（2）45°；在光的折射中，光路是可逆的；（3）与DE平行；②。【解答】解：（1）由表格数据可知，当光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角；（2）根据在光的折射中，光路是可逆的，当光由玻璃射入空气时，折射角大于入射角，且当入射角等于30°时，折射角为45°；（3）将激光笔移至虚线框内向水槽底部（厚度可忽略不计）照射，因光从空气斜射进入水中和从水斜射进入空气中时，两次发生折射，一次折射角减小，另一次折射角增大，则最终的折射光线与最初的入射光线是平行的，所以激光笔应该与DE平行入射到区域②的位置，才能实现。故答案为：（1）当光从空气斜射入玻璃中时，折射角小于入射角；（2）45°；在光的折射中，光路是可逆的；（3）与DE平行；②。【变式2-2】在探究光的折射规律实验中，某小组同学将光分别射入水和玻璃中，并记录了如表所示数据，请分析表中的数据，可以得出：空气中的入射角i0°30°45°60°水中的折射角r0°22°32°40°玻璃中的折射角β0°17°24°30°（1）当光从一种介质进入另一种介质中时，光的传播方向不一定（选填“一定”或“不一定”）发生改变；（2）当光从空气斜射入水或玻璃中时，入射角增大，折射角增大（选填“增大”或“减小”），且折射角小于入射角，由此可猜想，光从空气斜射入其他介质时，折射角不可能（选填“可能”或“不可能”）达到90°；（3）在光的折射现象中，光路也是可逆的，则可猜想：光从水斜射入空气中时，入射角为32°折射角应为45°；（4）从表中数据中还能得出：不同介质对光的折射本领是不同的，可猜想：当光从水中斜射入玻璃中时，折射角小于入射角（选填“大于”“等于”或“小于”）。【答案】故答案为：（1）不一定；（2）增大；小于；不可能；（3）45°；（4）小于。【解答】解：（1）当空气中的入射角i为0°时，水中的折射角r和玻璃中的折射角β都为0°，故当光从一种介质垂直射入到另一种介质时，传播方向不变。因此可知，当光从一种介质进入另一种介质中时，光的传播方向不一定发生改变；（2）由表中信息可知，当空气中的入射角逐渐增大时，折射角也随之增大；但折射角始终小于入射角，入射角最大为90°，在光的折射现象中，光路是可逆的，由表可知，光从空气斜射入空气中时，故光从空气斜射入其他介质时，折射角不可能达到90°。（3）在光的折射现象中，光路是可逆的，由表可知，光从空气斜射入空气中时，入射角为45°，折射角为32°，那么当光从水斜射入空气中时，入射角为32°，则折射角应为45°。（4）由表中数据可知，玻璃的折射能力更强，所以当光从水中斜射入玻璃中时，折射角小于入射角。故答案为：（1）不一定；（2）增大；小于；不可能；（3）45°；（4）小于。题型三光的折射规律的应用题型三光的折射规律的应用【例3】如图所示，一束光在空气和玻璃两种介质的界面上同时发生反射和折射（图中入射光线、反射光线和折射光线的方向均未标出），其中反射光线是OF（用字母表示），折射角的度数为45°，界面的右（上/下/左/右）方是空气。【答案】OF；45；右【解答】解：由图可知，∠BOE＝60°，所以∠COE＝90°﹣60°＝30°，而∠COF＝30°，根据反射角等于入射角都等于30°，可知CD为法线，AB为界面，而折射光线和入射光线分别位于法线两侧，则OG一定为折射光线，EO为入射光线，OF为反射光线；折射角为∠GOD＝45°，根据折射角大于入射角可知界面AB的右边是空气。故答案为：OF；45；右。【变式3-1】如图所示是光在空气和玻璃之间发生折射的光路图，从图中可以看出，空气在界面的左侧，折射角的大小是35°，折射角小于（选填大于、小于、等于）入射角。【答案】左；35；小于。【解答】解：由图知：光线从左侧射向右侧，所以左侧光线是入射光线，右侧光线是折射光线；折射光线与法线的夹角叫做折射角，图中所示折射角是90°﹣55°＝35°，入射角为90°﹣30°＝60°如图所示；图中可以看出，折射角小于入射角。所以这是光从空气斜射入玻璃的过程，即左侧是空气，右侧是玻璃。故答案为：左；35；小于。【变式3-2】如图所示，是两束光在玻璃和空气中传播的光路，①和②是入射光线，③和④是折射光线。其中入射光线②与折射光线③是同一束光，界面的上方是空气（选填“玻璃”或“空气”）。【答案】③；空气【解答】解：根据光的折射规律的内容可知：入射光线、法线、折射光线在同一平面内，折射光线和入射光线分别位于法线两侧，当光线从空气射入玻璃时，折射角小于入射角；当光线从玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角。由图可知，②和③是同一束光线，界面上方为空气。故答案为：③；空气。题型四透镜的焦点与焦距题型四透镜的焦点与焦距【例4】如图所示，甲、乙两个凸透镜的焦距分别是3cm和5cm，下列说法正确的是（）A．平行光经过凸透镜后一定会聚于焦点 B．凸透镜对光线有会聚作用，且折射后的光线一定是会聚光线 C．甲透镜的焦距更短，其折光本领较乙透镜弱 D．同一凸透镜用平行于主光轴的红光和紫光测其焦距分别为f1和f2，则f1＞f2【答案】D【解答】解：A、平行于主光轴的光经过凸透镜后一定会聚于焦点上，但其它的平行光不一定会聚到焦点上，故A错误；B、凸透镜对光线有会聚作用，若入射光线是发散的，则折射后的光线也可能是发散的，但相对于入射光线是会聚的，故B错误；C、凸透镜焦距越短，对光的会聚能力越强；甲透镜的焦距更短，其折光本领较乙透镜更强，故C错误；D、根据三棱镜对光线的偏折可知，红光被偏折的程度小，紫光被偏折的程度大，当红光和紫光分别平行射向相同的凸透镜时，红光的会聚点，也就是红光的焦点距离透镜远，而紫光的焦点离透镜近，所以红光的焦距大，即f1＞f2，故D正确。故选：D。【变式4-1】关于透镜，下列说法正确的是（）A．两束平行光经过凸透镜后一定会聚于焦点 B．经过凹透镜的两束光一定不能相交于一点 C．焦距为5cm和8cm的凸透镜，8cm的凸透镜对光的偏折能力强 D．经过凹透镜的光，折射后的光线可能会聚【答案】D【解答】解：A、平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于焦点，故A错误；BD、凹透镜对光有发散作用，通过凹透镜后的两束光线会比原来发散一些，但光线仍有可能相交，即经过凹透镜的光，折射后的光线可能会聚，故B错误，D正确；C、凸透镜焦距越短，对光线会聚能力越强，因此焦距为5cm和8cm的凸透镜，5cm的凸透镜对光的偏折能力强，故C错误。故选：D。【变式4-2】将凸透镜正对太阳光，其下方的纸上呈现一个并非最小的光斑，如图所示，这时光斑到凸透镜的距离为5cm。若凸透镜远离纸的过程中光斑一直变大，则该凸透镜的焦距（）A．一定小于5cm B．一定等于5cm C．一定大于5cm D．可能小于5cm，也可能大于5cm【答案】A【解答】解：由于光斑到凸透镜的距离为5cm时，即像距为5cm时，纸上呈现一个并非最小的光斑，这个光斑可能是焦点之后的，也可能是焦点之前的光斑，所以凸透镜的焦距f≠L0；若凸透镜远离纸的过程中光斑一直变大，说明凸透镜的焦点不在光斑之后，故焦点应在光斑之前，因此f一定小于5cm。故A正确。故选：A。题型五凸透镜和凹透镜的辨别题型五凸透镜和凹透镜的辨别【例5】把甲、乙两个透镜分别正对太阳光，在光屏上出现了如图所示的光斑，则甲为凸或凹透镜，乙为凸透镜。【答案】凸或凹；凸【解答】解：图甲中间有一个与透镜直径几乎相等的暗斑，而外面有一个亮环；太阳光可以近似看成一束平行光，凸透镜对光具有会聚作用，当凸透镜到白纸的距离大于二倍焦距时，通过凸透镜后会聚的太阳光继续向前传播，与透镜之外的太阳光进行叠加，从而形成一个圆环形状的亮环，所以可能是凸透镜；平行光透过凹透镜后，光会向偏离主光轴的方向发散，则会造成中间部分较暗，周围有亮环，所以还可能是凹透镜，由此可知甲透镜可能是凸透镜，也可能是凹透镜；图乙中间出现一个较小的亮斑，说明乙透镜对光线具有会聚作用，是凸透镜。故答案为：凸或凹；凸。【变式5-1】如图所示，一束光经过一个透镜后会聚于主光轴上的点A，取下透镜后，光会聚于B点，则该透镜是凹透镜。【答案】凹【解答】解：放上透镜的会聚点A要比不放透镜的会聚点B更要远离透镜，由此可知，该透镜对光线有发散作用；所以该透镜是发散透镜即凹透镜；故答案为：凹。【变式5-2】如图所示，小晋将某同学的眼镜放在海报前，通过眼镜中海报所成的像，小晋判断该同学所配戴的眼镜为凸透镜。小晋的判断是错误（选填“正确”或“错误”）的，支持你观点的依据是凸透镜若成正立的像，像的特点是放大的。【答案】错误；凸透镜若成正立的像，像的特点是放大的。【解答】解：由图可知，小晋将某同学的眼镜放在海报前，通过眼镜中海报所成的像是正立的，凸透镜若成正立的像，像的特点是放大的，图片中透过镜面看到的文字没有变化，所以小晋的说法是错误的。故答案为：错误；凸透镜若成正立的像，像的特点是放大的。题型六透镜的三条特殊光线题型六透镜的三条特殊光线【例6】如图所示，完成图中光路。请按要求作图，保留作图痕迹。【答案】【解答】解：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点；通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴；延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴，过光心的入射光线方向不变，如图：【变式6-1】画出图中入射光线经过凸透镜时的折射光线。【答案】【解答】解：过二倍焦距处的入射光线的折射光线通过凸透镜另一侧二倍焦距处；通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点，如图所示：【变式6-2】请将图中凹透镜光路图补充完整。【答案】【解答】解：平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点；过凹透镜光心的光线其传播方向不变；过凹透镜左侧的焦点，不属于凹透镜的三条特殊光线，但由于凹透镜对光线具有发散作用，光线经凹透镜后的折射光线要远离主光轴，如图所示：题型七凸透镜成像的规律题型七凸透镜成像的规律【例7】在“天宫课堂”的水球实验中，小玉看到王亚平老师的倒立、缩小的像，如图甲所示。于是她利用实验室的光学器材探究凸透镜成像的规律。（1）小玉找到了一个焦距未知的凸透镜，用一束平行光正对凸透镜照射，移动光屏，直到光屏上出现最小最亮的光斑，如图乙所示，则凸透镜的焦距是10.0cm。（2）如图丙所示，将蜡烛、凸透镜、光屏依次安装在光具座上。点燃蜡烛，调整高度到合适位置。（3）如图丙，将凸透镜固定在50cm刻度线处，蜡烛移动到20cm刻度线处，向远离（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动光屏，直到出现烛焰倒立、缩小的实像。（4）在（3）的基础上，更换成另一个焦距为9cm的凸透镜，光屏上的像变模糊了，为了使光屏上的像恢复清晰，可向靠近（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动蜡烛。根据上述实验和已学知识，近视程度更严重的同学应选择焦距更小（选填“大”或“小”）的凹透镜来矫正。（5）在实验过程中，原来光屏中央的像“跑”到上方，为了使像回到中央，接下来的操作是③（选填“①”、“②”或“③”）。①向下调光屏②向上调凸透镜③向上调蜡烛【答案】（1）10.0；（3）远离；缩小；（4）靠近；小；（5）③。【解答】解：（1）如图，让一束平行于主光轴的光正对凸透镜照射，在凸透镜后的光屏上接收到一个最小、最亮的光斑，这个光斑是凸透镜的焦点，焦点跟光心之间的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距为：f＝60.0cm﹣50.0cm＝10.0cm；（3）凸透镜的焦距为10.0cm，将凸透镜固定在50cm刻度线处，蜡烛移动到20cm刻度线处，物距u＝50cm﹣20cm＝30cm，u＞2f，成倒立、缩小的实像，2f＞v＞f，所以光屏向右移动，移动到60cm到70cm刻度线之间，所以光屏远离凸透镜；（4）原来凸透镜的焦距是10.0cm，更换成另一个焦距为9cm的凸透镜，凸透镜的焦距变小，折光能力变强，使像成在视网膜的前方，和近视眼的成因相似。凸透镜的焦距变小，折光能力变强，使像向前会聚，为了使光屏上的像恢复清晰，所以要向靠近凸透镜的方向移动蜡烛。根据上述实验现象可知，近视程度更严重的同学，其晶状体焦距更小，对光的会聚能力更强，故需用对光发散能力更强、焦距更小的凹透镜矫正；（5）在实验过程中，原来光屏中央的像“跑”到上方，为了使像回到中央，由于光线过光心不改变方向，可以把光屏向上移动，或凸透镜向下移动，或蜡烛向上移动，故①②错误，③正确。故答案为：（1）10.0；（3）远离；缩小；（4）靠近；小；（5）③。【变式7-1】小红和家人一起乘高铁去旅行，进站时要进行身份验证，她发现屏幕上的头像较小，不能完成人脸识别，后来在工作人员的指导下顺利完成了识别。她了解到屏幕上的头像是通过摄像头成像的，旅行回家后她找了平面镜和凸透镜分别研究了它们的成像特点，了解了人脸识别时摄像头的成像原理。她准备了平面镜、玻璃板、凸透镜、两支相同的蜡烛A和B、光具座、光屏等实验器材；（1）如图所示，将一支点燃的蜡烛A放置在光具座的甲位置，选用玻璃板（选填“平面镜”或“玻璃板”）竖直放置在乙位置，未点燃的蜡烛B放置在乙位置右侧。移动蜡烛B到丙位置时，发现蜡烛B与蜡烛A的像完全重合，说明像和物的大小相等；（2）将蜡烛B换成光屏，不能在光屏上直接观察到蜡烛A的像，说明平面镜所成的是虚像；（3）接着同学们想利用上述装置“探究凸透镜成像规律”，只将乙处器材换成一个凸透镜，光屏上恰好成一个等大的实像，则此凸透镜的焦距是15.0cm；（4）把蜡烛A移动到光具座上10cm刻度线处，适当向左移动光屏，可在光屏上出现倒立、缩小（选填“放大”或“缩小”）的实像；若继续向左移动蜡烛A，光屏位置不动，为了在光屏上仍得到清晰的像，可在蜡烛A和凸透镜之间放置一个近视眼镜（选填“近视眼镜”或“远视眼镜”）。【答案】（1）玻璃板；相等；（2）虚；（3）15.0；（4）缩小；近视眼镜。【解答】解：（1）探究平面镜成像原理，需要选择玻璃板，便于确定像的位置。蜡烛B与蜡烛A的像完全重合，说明像和物的大小相等，若不相等，则蜡烛B与蜡烛A的像不会完全重合。（2）无法用光屏承接的像是虚像，是反射光线反向延长线形成的像。（3）乙处器材换成一个凸透镜，光屏上恰好成一个等大的实像，说明此时的物距等于像距等于两倍焦距，等于30cm，则此凸透镜的焦距是15.0cm。（4）把蜡烛A移动到光具座上10cm刻度线处，物距大于两倍焦距，成的是倒立的缩小的实像。若继续向左移动蜡烛A，像向左移动，光屏位置不动，为了在光屏上仍得到清晰的像，可在蜡烛A和凸透镜之间放置一个发散透镜，是凹透镜，是近视眼镜。故答案为：（1）玻璃板；相等；（2）虚；（3）15.0；（4）缩小；近视眼镜。【变式7-2】小明利用如图所示的装置进行实验，其中凸透镜的焦距为10cm。（1）调节烛焰、凸透镜、光屏三者的中心在同一高度，将凸透镜固定在光具座的50cm刻度线处，将蜡烛放在25cm刻度线处，当光屏放在图中的位置时，光屏上呈现清晰的像，照相机（选填“照相机”“幻灯机”或“放大镜”）应用了这个成像特点。（2）将图中的光屏移到80cm刻度线处，调节蜡烛的位置，当光屏上呈现清晰的像时，蜡烛一定处于C刻度线之间。（填写正确选项前的字母）A.0cm～20cmB.20cm～30cmC.30cm～40cmD.40cm～50cm（3）80cm刻度线处的光屏上呈现清晰的像后，保持蜡烛的位置不变，将焦距为10cm的凸透镜换成焦距为5cm的凸透镜，同样固定在光具座50cm刻度线处，并使其中心与烛焰、光屏的中心在同一高度。为了使烛焰在光屏上成清晰的像，应将80cm刻度线处的光屏向靠近（选填“靠近”或“远离”）凸透镜的方向移动；若不移动光屏仍要在光屏上成清晰的像，可以在凸透镜和蜡烛之间放置一个合适的凹透镜（选填“凸”或“凹”）。【答案】（1）缩小；照相机；（2）C；（3）靠近；凹。【解答】解：（1）由图可知，此时物距为25cm，物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像，应用为照相机；（2）将图中的光屏移到80cm刻度线处，此时的像距为30cm，像距在二倍焦距以外，物距应该在一倍焦距和二倍焦距之间，即30cm～40cm范围，故应该选C；（3）将焦距为10cm的薄凸透镜换成焦距为5cm的薄凸透镜，相当于增大物距，则像距减小，所以应将光屏向靠近凸透镜的方向移动；若不移动光屏仍要在光屏上成清晰的像，可以在凸透镜和蜡烛之间放置一个具有发散作用的凹透镜。故答案为：（1）缩小；照相机；（2）C；（3）靠近；凹。题型八凸透镜成像规律的应用题型八凸透镜成像规律的应用【例8】中央广播电视总台《2025年春节联欢晚会》的吉祥物形象“巳（sì）升升”如图所示。当凸透镜（焦距为10cm）与吉祥物的距离为8cm时，透过透镜看到的像是（）A． B． C． D．【答案】A【解答】解：已知凸透镜焦距f＝10cm，凸透镜与吉祥物的距离为8cm时，即物距u＝8cm，则u＜f，由凸透镜成像规律可知，成正立放大的虚像，故只有A符合题意，BCD不符合题意。故选：A。【变式8-1】小明用透明塑料盒设计了一个昆虫标本观察器，如图所示。盒底上放标本，盒盖上嵌入一凸透镜。有焦距为5cm和10cm的两种凸透镜，为了在盒盖上方附近，通过凸透镜观察到标本正立、放大的像，凸透镜焦距f与盒高h选择合理的是（）A．f＝5cm、h＝10cm B．f＝10cm、h＝12cm C．f＝5cm、h＝18cm D．f＝10cm、h＝6cm【答案】D【解答】解：为了在盒盖上方附近，通过凸透镜观察到标本正立、放大的像，物距应小于焦距，即f＝10cm、h＝6cm，故D正确、ABC错误。故选：D。【变式8-2】在探究凸透镜成像规律实验中，将点燃的蜡烛放在凸透镜前某一位置，在凸透镜后20cm的光屏上出现一个等大、倒立的像，如果将蜡烛移动到凸透镜前25cm处，则（）A．凸透镜的焦距为20cm B．将光屏靠近凸透镜，光屏上会出现倒立、缩小的实像 C．将光屏远离凸透镜，光屏上会出现倒立、放大的实像 D．无论怎样移动光屏，光屏上均找不到像【答案】B【解答】解：A．物体通过凸透镜成等大实像时，说明物距与像距均等于二倍焦距，则凸透镜焦距为：f=12×20cm=10cmBCD．透镜焦距为10cm，原来物体距透镜20cm，成等大实像；现在距透镜25cm。根据凸透镜成像规律可以知道，物距变大时，像和像距都要变小，成倒立、缩小的实像，因此光屏要靠近凸透镜，故B正确，CD错误。故选：B。题型九凸透镜成像的动态判断题型九凸透镜成像的动态判断【例9】拍集体照时，摄像师发现两侧都有人不在画面中，而该相机镜头的焦距不变。为了使每个同学都能进入画面，应采取的措施是（）A．使镜头离人群远些，离底片近些 B．使镜头离人群远些，离底片也远些 C．使镜头离人群近些，离底片也近些 D．使镜头离人群近些，离底片远些【答案】A【解答】解：此时要将所有人放入镜头，那么要将像变小，则应该增大物距，减小像距，而照相机与人群的距离要增大，镜头与底片的距离要减小，故选A。【变式9-1】老奶奶用放大镜看报纸时，为了使看到的字更大、更清晰，应使（）A．报纸与眼睛不动，放大镜离报纸近一些 B．报纸与眼睛不动，放大镜离报纸远一些 C．报纸与放大镜不动，眼睛离报纸近一些 D．报纸与放大镜不动，眼睛离报纸远一些【答案】B【解答】解：根据凸透镜的成像特点知，成正立放大的虚像时，离焦点越近时，像越大，故应保持报纸与眼睛不动，放大镜离报纸远一些。故选：B。【变式9-2】如图1，在装有水的杯子里，小红将一支铅笔分别紧贴杯壁内、外竖直放置，两次都观察到铅笔放大的像，俯视图如图2、图3所示。下列说法正确的是（）A．图2中铅笔向前移，像一直变小 B．图2中铅笔向前移，像先变小后变大 C．图3中铅笔向后移，像一直变大 D．图3中铅笔向后移，像先变小后变大【答案】A【解答】解：（1）由图示和题意可知，图2中铅笔与杯子左侧壁之间的水柱相当于凸透镜，能观察到铅笔放大的像，此时铅笔在“水凸透镜”的一倍焦距之内，则可知凸透镜成的是正立、放大的虚像；图2中的铅笔向前移时，铅笔仍紧贴水柱，水柱变薄，对光的会聚能力减弱，则焦距变大，同时铅笔离“水凸透镜”的焦点越来越远，相当于物距变小，由凸透镜成虚像的规律可知，像距也变小，像一直变小；（2）根据图示和题意可知，装有水的杯子相当于凸透镜，图3中也能观察到铅笔放大的像，图3中的铅笔向后移动，物距变大，若铅笔在凸透镜的一倍焦距以内，由凸透镜成虚像的规律可知，像距也变大，像变大；当铅笔在一倍焦距和二倍焦距之间时，成倒立、放大的实像，物距变大时，像距变小，像变小；当铅笔在二倍焦距以外时，成倒立、缩小的实像，物距变大时，像距变小，像变小；所以图3中铅笔向后移，像先变大后变小；综上所述，A正确。故选：A。题型十眼睛与视力的矫正题型十眼睛与视力的矫正【例10】如图所示为眼球的基本结构。目前主要的两大类近视眼手术方案如下：角膜屈光手术和屈光性人工晶体植入术。前者是利用激光对角膜进行精确切削，改变角膜的曲率或厚度使其会聚能力变弱从而使光线经过眼部折射后能够聚焦在视网膜上；后者是将人工晶体制作成度数合适的凹透镜植入在角膜和晶状体之间，从而达到矫正近视的目的。【答案】弱；凹。【解答】解：角膜屈光手术和屈光性人工晶体植入术。前者是利用激光对角膜进行精确切削，改变角膜的曲率或厚度使其会聚能力变弱从而使光线经过眼部折射后能够聚焦在视网膜上；后者是将人工晶体制作成度数合适的凹透镜植入在角膜和晶状体之间，从而达到矫正近视的目的。故答案为：弱；凹。【变式10-1】如图为某青少年眼病患者眼球与正常眼球对比图，对比两图可知该患者的晶状体对光的会聚能力太强（选填“强”或“弱”），应戴的眼镜镜片属于凹透镜。【答案】强；凹【解答】解：由图可知，患者眼球的晶状体比正常眼睛的晶状体前后径过长，对光的会聚能力太强，导致所成的像成在视网膜的前方，说明患者是近视眼，晶状体对光的会聚能力太强，需佩戴近视眼镜矫正。故答案为：强；凹。【变式10-2】在开学视力检测中，小明同学被检测出近视，则该同学近视的原理可以用乙图进行解释，为了矫正近视眼，可以配戴合适焦距的凹透镜（选填“凸透镜”或“凹透镜”）。【答案】乙；凹透镜。【解答】解：近视眼能看清近处的物体，不能看清远处的物体是因为晶状体太厚或眼球太长，使像成在视网膜的前方，可以用图乙进行解释；应佩戴发散透镜使光线推迟会聚，使像成在视网膜上，所以可以配戴合适焦距的凹透镜进行矫正。故答案为：乙；凹透镜。题型十一望远镜与显微镜题型十一望远镜与显微镜【例11】如图是显微镜和望远镜原理示意图，下面关于它们成像的说法正确的是（）①显微镜先成放大的实像，再成放大的虚像；②显微镜先成缩小的实像，再成放大的虚像；③望远镜先成缩小的实像，再成放大的虚像；④望远镜先成放大的实像，再成放大的虚像。A．①③ B．②④ C．①④ D．②③【答案】A【解答】解：（1）显微镜物镜和目镜都是凸透镜，把标本放在物镜的二倍焦距和一倍焦距之间，这样得到一个放大的实像，那么这个放大的实像正好成在目镜焦点以内，由凸透镜成像规律可知，当u＜f时，成正立放大的虚像，所以显微镜的物镜成倒立、放大的实像，目镜成正立、放大的虚像，故①正确，②错误；（2）用望远镜观察远处物体时，物体通过物镜成的是倒立、缩小的实像，这个像通过靠近眼睛的目镜成正立、放大的虚像，故③正确，④错误。故选：A。【变式11-1】用显微镜和开普勒望远镜观察物体，下列说法中正确的是（）A．显微镜和望远镜的物镜作用相同，都能得到物体倒立、放大的实像 B．显微镜和望远镜的目镜作用相同，都能将物镜成的像放大 C．显微镜和望远镜所观察的像与物体比较都是放大的 D．显微镜和望远镜观察物体时，为得到正立的像，都应先将物体倒放【答案】B【解答】解：显微镜由物镜和目镜组成，显微镜的物镜成的是放大、倒立的实像，目镜成的是正立、放大的虚像；望远镜是由两组透镜组成，物镜成倒立、缩小的实像，与照相机的成像原理相同；目镜成正立、放大的虚像，与放大镜的成像原理相同；根据上述分析可知，用显微镜和望远镜观察物体时，最终目镜成的像相对物体是倒立的；理论上将物体倒放是可以得到正立的像，但是望远镜无法将远处的物体倒放，故ACD错误，B正确。故选：B。【变式11-2】关于显微镜和望远镜成像的说法：①显微镜先成放大的实像，再成放大的虚像；②显微镜先成缩小的实像，再成放大的虚像；③望远镜先成放大的实像，再成放大的虚像；④望远镜先成缩小的实像，再成放大的虚像。上述说法中正确的是（）A．①③ B．②④ C．①④ D．②③【答案】C【解答】解：（1）显微镜物镜和目镜都是凸透镜，把标本放在物镜的二倍焦距和一倍焦距之间，这样得到一个放大的实像，那么这个放大的实像正好成在目镜焦点以内，由凸透镜成像规律可知，当u＜f时，成正立放大的虚像。故正确显微镜的物镜成倒立、放大的实像，目镜成正立、放大的虚像，故①正确，②错误；（2）用望远镜观察远处物体时，物体通过物镜成的是倒立、缩小的实像，这个像通过靠近眼睛的目镜成正立、放大的虚像，故③错误，④正确。故选：C。题型十二红外线与紫外线题型十二红外线与紫外线【例12】红外线和紫外线的应用非常广泛，其中夜视仪是依靠红外线工作的，是不可见（选填“可见”或“不可见”）光。【答案】红外线；不可见。【解答】解：红外线热效应强，红外线夜视仪就是利用了这一特点工作的，红外线和紫外线都属于不可见光。故答案为：红外线；不可见。【变式12-1】光的知识在生活中都有很重要的应用，比如有的烤箱利用红外线来加热说明红外线具有热效应；验钞机是利用紫外线具有荧光效应。【答案】热；荧光。【解答】解：红外线是一种不可见光，具有热效应，常用于电视遥控器、红外线加热器、红外线夜视仪等设备中，有的烤箱利用红外线来加热说明红外线具有热效应。验钞机是利用紫外线具有荧光效应。故答案为：热；荧光。【变式12-2】家中的电视机遥控器是靠红外线（红外线、紫外线）来实现对电视机的遥控的。将遥控器不对着电视机，而是指向其它不同方向有时也能实现遥控，这是利用了光的反射（“直线传播”、“反射”或“折射”）。【答案】红外线；反射【解答】解：电视机的遥控器可以发射一种不可见光，这种不可见光是红外线，不能穿透不透明物体，所以将不透明物品遮挡在遥控器前，就不能实现遥控，如果不把它对准电视机，对着墙壁按按钮也能控制电视机，说明这种光线也和可见光一样，能发生反射现象。故答案为：红外线；反射。基础巩固通关测基础巩固通关测1．下列光现象与“潭清疑水浅”的形成原因相同的是（）A．筷子弯折 B．鹦鹉照镜 C．水中倒影 D．杆的影子【答案】A【解答】解：“潭清疑水浅”指人看到水底形成的像，像的位置比物体的实际位置要浅，是光的折射现象；A、筷子“弯折”，是由于光的折射形成的现象，故A正确；B、鹦鹉照镜属于光的反射，故B错误；C、水中倒影，属于光的反射，故C错误；D、杆的影子的形成是由于光的直线传播在光不能到达的区域形成的影子，故D错误。故选：A。2．如图所示，一束光从空气斜射到水面，若入射方向由AO变到BO，则（）A．折射角减小 B．折射角增大 C．折射角不变 D．以上情况都有可能【答案】B【解答】解：若入射方向由AO变到BO，则入射角增大，由光的折射规律知，折射角也增大，故B正确，ACD错误。故选：B。3．在如图所示的虚线框内，甲、乙均是透镜，下列说法正确的是（）A．甲、乙都是凸透镜 B．甲、乙都是凹透镜 C．甲是凸透镜，乙是凹透镜 D．甲是凹透镜，乙是凸透镜【答案】A【解答】解：由图知，通过甲、乙透镜的光线都比入射光线向主光轴靠拢，所以甲、乙对光线有会聚作用，因此都是凸透镜。故A正确、BCD错误。故选：A。4．每逢清明节，社会各界人士都会到神府革命纪念馆。缅怀、瞻仰和纪念为神府革命根据地英勇献身的先烈，如图是小新用照相机拍摄照片，他想把游客都拍进去，可以采取的方法是（）A．向后退几步，同时镜头向后缩 B．向后退几步，同时镜头向前伸 C．向前走几步，同时镜头前伸 D．向前走几步、同时镜头后缩【答案】A【解答】解：根据凸透镜成实像时，物远像近像变小，可知，要把游客都拍进去，此时的像要减小，像距变小，物距变大，因此他应向后退几步，增大物距，同时镜头向后缩，减小像距。故A正确，BCD错误。故选：A。5．拿一副近视眼镜放在凸透镜前，如图所示，光屏上出现烛焰清晰的像，移走近视眼镜，烛焰的像变得模糊，为了能在光屏上重新得到清晰的像，下列操作可行的是（）A．将光屏靠近凸透镜 B．将光屏远离凸透镜 C．将蜡烛远离凸透镜 D．将光屏和蜡烛同时远离凸透镜【答案】A【解答】解：近视眼镜是凹透镜，对光线有发散作用，拿一个近视镜给“眼睛”戴上，光屏上出现烛焰清晰的像，若不放的视眼镜，蜡烛烛焰的像实际上在光屏前；拿走近视镜则烛焰的像变得模糊，原因是烛焰清晰的像在光屏前面，可以用减小光屏与凸透镜的距离的方法使得光屏上呈现一个清晰的像的目的。即将光屏靠近凸透镜。故选：A。6．如图是爱动手的小雅利用手机和透镜自制的简易投影仪，图中能正确反映其成像原理的是（）A． B． C． D．【答案】B【解答】解：根据凸透镜成像规律可知，投影仪是利用物距处在一倍焦距和二倍焦距之间，像距大于二倍焦距，成倒立、放大的实像原理工作的，A、u＞2f，成倒立、缩小的实像，故A不符合题意；B、2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，故B符合题意；C、u＜f，成正立、放大的虚像，故C不符合题意；D、2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，但像的位置不正确，故D不符合题意。故选：B。7．疫情期间，学校为了有效防控疫情，师生进入校园时必须用测温枪测量体温，测温枪是通过检测人体辐射的红外线来测量体温的，为了给教室消毒，在教室里安装了紫外线消毒灯（选填“红外线”或“紫外线”）。【答案】红外线；紫外线。【解答】解：人体可以对外辐射红外线，测温枪通过检测人体辐射的红外线的强弱来检测体温；紫外线能杀死微生物，常用紫外线灯来灭菌。故答案为：红外线；紫外线。8．如图所示是透镜的截面图，其中1、2、3是凸透镜，4、5、6是凹透镜（填序号）【答案】1、2、3；4、5、6【解答】解：如图，中间比边缘厚的是1、2、3．中间比边缘薄的是4、5、6。故答案为：1、2、3；4、5、6。9．小明同学参加了学校生物标本制作小组和天文观测兴趣小组，使用简易的显微镜和望远镜都有物镜和目镜。显微镜的物镜是凸透镜，望远镜的目镜是凸透镜（选填“凸”或“凹”）。【答案】凸；凸【解答】解：望远镜是由两组透镜组成，靠近眼睛的叫目镜，靠近被测物体的叫物镜，物镜的作用是物体在焦点附近成实像，天文望远镜的物镜口径做得较大，是为了会聚更多的光线，从而观测到更暗的星；显微镜物镜和目镜都是凸透镜，把标本放在物镜的二倍焦距和一倍焦距之间，这样得到一个放大的实像，那么这个放大的实像正好成在目镜焦点以内，由凸透镜成像规律可知，当u＜f时，成正立放大的虚像。故答案为：凸；凸。10．艳艳在帆船赛现场观看比赛，戴上眼镜前和后观察湖面上远处的帆船的情形如图甲所示。则艳艳的眼睛成像示意图是图中的丙图（填“乙”或“丙”），她佩戴的眼镜是凹透镜镜片制成的。【答案】丙；凹。【解答】解：根据图可知，该眼睛看远处的物体不清晰，所以是近视眼，像成在了视网膜的前方，应该配戴凹透镜矫正，故丙是艳艳的眼睛成像示意图。故答案为：丙；凹。11．渔民在叉鱼时，真实的鱼是在渔夫看到的鱼的虚像，这是因为，鱼反射的光从水中射到空气中发生了折射现象的缘故。渔夫看到鱼时，鱼也看到渔夫，这是因为在光的折射现象中光路是可逆的。【答案】虚；水中；空气；折射；折射；可逆的【解答】解：渔民在叉鱼时，真实的鱼是在渔夫看到的鱼的下方，是虚像，这是因为，鱼反射的光从水中射到空气中发生了折射现象的缘故。渔夫看到鱼时，鱼也看到渔夫，这是因为在光的折射现象中光路是可逆的。故答案为：虚；水中；空气；折射；折射；可逆的。12．让凸透镜正对着太阳光，将纸放在它的另一侧，当纸上呈现一个并非最小的光斑时（如图所示），测得这个光斑到凸透镜的距离为10cm，此时将凸透镜远离纸时，光斑先变小后变大。我们把其中最小最亮的光斑所在位置称作该凸透镜的焦点，该点到凸透镜光心的距离称作凸透镜的焦距，用f表示，则该凸透镜的大于10cm（选填“大于”、“等于”或“小于”）。【答案】焦点；焦距；大于。【解答】解：当凸透镜正对太阳光时，太阳光会沿主光轴平行照射到凸透镜上，从而在地面上形成一个最小、最亮的点，这个点就是凸透镜的焦点‌‌，焦点到凸透镜中心的距离即为凸透镜的焦距‌。测得光斑到凸透镜的距离为10cm，再将凸透镜远离纸时，光斑先变小后变大，当光斑最小时，凸透镜距离光斑的距离才是焦距，因此该凸透镜的焦距大于10cm。故答案为：焦点；焦距；大于。13．小明在学习了凸透镜后，想研究口径相同凸透镜的焦距与哪些因素有关，于是他选用材料、凹凸程度不同，口径相同的凸透镜，在实验室用一束平行光分别经过由两种材料做成的凸透镜A、B、C（其中A和C为同种材料，B与A、C的材料不同）并得到了如图所示的光路图。（1）比较图中的A和B两凸透镜的光路可得到的结论是：口径相同，凹凸程度相同时，凸透镜的焦距与材料有关。（2）比较图中的A和C两凸透镜的光路可得到的结论是：材料相同时，凸透镜的焦距与凹凸程度有关，凸透镜越凸（厚）的焦距越小。【答案】（1）材料；（2）材料相同时，凸透镜的焦距与凹凸程度有关，凸透镜越凸（厚）的焦距越小。【解答】解：（1）A和B两个凸透镜的材料是不同的，而凹凸程度是相同的，由图可知：凸透镜的焦距是不同的，由此得出凸透镜的焦距和凸透镜的材料有关；（2）A和C两个凸透镜的凹凸程度是不同的，而材料是相同的，由图可知：凸透镜的焦距是不同的，由此得出凸透镜的焦距和凸透镜的凹凸程度有关，凸透镜越凸（厚）的焦距越小。故答案为：（1）材料；（2）材料相同时，凸透镜的焦距与凹凸程度有关，凸透镜越凸（厚）的焦距越小。14．如图，光从空气斜射入水中，请画出反射光线及折射光线。【答案】【解答】解：图中已经作出法线，根据反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角，在空气中法线的另一侧作出反射光线，根据折射光线与入射光线分居法线两侧，光由空气斜射入水中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角，在水中法线的另一侧作出折射光线，如图所示：15．如图所示，F、O分别是凸透镜的焦点和光心，请在图中分别画出图中两条入射光线经过凸透镜后对应的折射光线。【答案】【解答】解：通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴；经过凸透镜光心的光线传播方向不改变，如图所示：16．请在图中画出A光线的折射光线和B光线的入射光线。【答案】【解答】解：过凹透镜光心的光线其传播方向不变；延长线过凹透镜虚焦点的光线，经凹透镜折射后，折射光线平行于凹透镜的主光轴，如图所示：17．在验证“光的折射规律”的实验中，小华同学利用激光笔、水槽、水和一个可绕ON折转的光屏进行了如图所示实验。（1）实验中应选择表面较粗糙（选填“光滑”或“粗糙”）的光屏来承接光路，打开激光光源，当光从空气射入水中时，传播方向不一定（选填“一定”或“不一定”）发生改变；（2）小华将折射光线所在的半个光屏向后折转一个角度，她这样操作的目的是为了验证折射光线与入射光线和法线是否在同一平面。（3）保持入射光线不变，向水槽中缓慢地持续加水，小华发现折射光线在水槽底部形成的光斑逐渐向左移动，于是她认为折射角在逐渐变小。她的观点是否正确？不正确（选填“正确”或“不正确”）。（4）小华测得如下表所示的两组数据：表1：光从空气斜射入水中序号123入射角α/°304560折射角γ/°223240表2：光从水中斜射入空气中序号123入射角α/°22◆40折射角γ/°304560①表2中“◆”数据被遮挡住看不到，由表中信息可知这个数据是32；②如果小华在探究光从空气斜射入水中的折射规律时，完成了第4次实验，入射角是40°，折射角可能是B。A.20°B.28°C.35°D.60°【答案】（1）粗糙；不一定；（2）折射光线与入射光线和法线是否在同一平面；（3）不正确；（4）①32；②B。【解答】解：（1）实验中应选择表面较粗糙的光屏来承接光路，打开激光光源，当光从空气射入水中时，传播方向不一定发生改变；因为光垂直界面入射时，传播方向不变。（2）小华将折射光线所在的半个光屏向后折转一个角度，她这样操作的目的是为了验证：折射光线与入射光线和法线是否在同一平面。（4）解决第（2）问的错误后，保持入射光线不变，向水槽中缓慢地持续加水，小华发现折射光线在水槽底部形成的光斑逐渐向左移动，于是她认为折射角在逐渐变小。她的观点是不正确的，因为入射角不变，折射角也应该不变。（5）①根据在折射中，光路是可逆的，分析表格中的数据：光从空气斜射入水中，当入射角为45°时，折射角为32°，所以光从水中斜射入空气中时，折射角大于入射角，折射角为45°，对应的入射角等于32°。②根据表一，当入射角等于30°时，折射角等于22°；当入射角等于45°时，折射角等于32°；当入射角等于40°时，折射角应该在22°和32°之间，故B符合题意，ACD不符合题意。故答案为：（1）粗糙；不一定；（2）折射光线与入射光线和法线是否在同一平面；（3）不正确；（4）①32；②B。18．在探究“凸透镜成像规律”的实验中。（1）让平行光正对凸透镜照射，移动光屏直至出现一个最小、最亮的光斑，如图甲所示，则该凸透镜的焦距f＝10.0cm。（2）依次将点燃的蜡烛、凸透镜、光屏安装在光具座上，调整三者的高度，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度上，这样做的目的是使像成在光屏中央。（3）移动蜡烛、凸透镜、光屏的位置如图乙所示，此时光屏上呈现清晰的像，此成像特点跟投影仪（选填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）成像特点相同。若保持凸透镜位置不变，将蜡烛向左移动一段距离，应将光屏向左（选填“左”或“右”）移动适当距离才能呈现清晰的像，且像的大小变小（选填“变大”、“变小”或“不变”）。（4）保持蜡烛位置不变，移动透镜至17cm刻度线处，如图丙所示，此时人眼在图丙中B（选填“A”、“B”或“C”）处能观察到烛焰的像。【答案】（1）10.0；（2）使像成在光屏中央；（3）投影仪；左；变小；（4）B【解答】解：（1）甲图中，正对凸透镜的平行光线经凸透镜后会聚到一点，光屏上得到的最小、最亮的光斑便是凸透镜的焦点，所以焦距为20.0cm﹣10.0cm＝10.0cm；（2）为了使像成在光屏中央，应调节烛焰、透镜、光屏三者的中心在同一高度上；（3）由图可知，此时的物距为15.0cm，物距在一倍焦距和二倍焦距之间，凸透镜成倒立、放大的实像，其应用是投影仪；若保持凸透镜位置不变，将蜡烛向左移动一段距离，物距变大，像变小，像距变小，应将光屏向左移动适当距离才能呈现清晰的像；（4）蜡烛位置不变，移动透镜至17cm刻度线处时，u＝25.0cm﹣17.0cm＝8.0cm＜f，此时成正立、放大的虚像，像与物在同侧，则人眼在B处能观察到蜡烛的像。故答案为：（1）10.0；（2）使像成在光屏中央；（3）投影仪；左；变小；（4）B。能力提升进阶练能力提升进阶练1．（2025•苏州）如图所示是苏州园林中的景象，由光的折射形成的是（）A．亭台在水中的“倒影” B．碧水中变浅的“池底” C．漏窗在墙壁上的“影子” D．夕阳下水中的“太阳”【答案】B【解答】解：A、平静的水面相当于平面镜，亭台在水中形成倒影，是平面镜成像现象，是由于光的反射形成的，故A不符合题意；B、池底看起来比实际浅是光的折射形成的，故B符合题意；C、墙壁上的影子的形成说明光是沿直线传播的，由于光的直线传播，被物体挡住后，物体后面就会呈现出阴影区域，就是影子，故C不符合题意；D、平静的水面相当于平面镜，太阳在水中形成倒影，是平面镜成像现象，是由于光的反射形成的，故D不符合题意。故选：B。2．（2024•广西）如图所示的眼镜片是（）A．凸面镜 B．凹面镜 C．凸透镜 D．凹透镜【答案】C【解答】解：AB、凸面镜和凹面镜不能透过光线，故AB不符合题意；CD、由图可知，透过眼镜片看到的是正立、放大的虚像，则该镜片是凸透镜，故C符合题意、D不符合题意。故选：C。3．（2024•亭湖区一模）学过红外线知识后，小明想探究红外线是否与可见光有相同的特性，他拟定如下方案：方案一：用烟雾显示红外线路径，探究红外线在空气中是否沿直线传播；方案二：用平面镜反射遥控器的红外线到电视机上，探究红外线能否反射；两方案能达到实验目的的是（）A．方案一可行 B．方案二可行 C．两方案均可行 D．两方案均不可行【答案】B【解答】解：红外线是红光以外的光，属于不可见光，我们看不到红外线，所以不能探究红外线在空气中是否沿直线传播，故方案一不可行；用平面镜反射遥控器发出的红外线到电视机上，看遥控器能否控制电视机，探究平面镜能否反射红外线是可行的，故方案二可行。故选：B。4．（2025•扬州）如图，铅笔斜插在水中，看见水中的铅笔向上弯折，解释这一现象的光路是（）A． B． C． D．【答案】D【解答】解：筷子反射的光从水中斜射入空气时，在水与空气的交界面上发生折射，进入空气中的折射光线向水面偏折，位置降低，而我们认为光是沿直线传播的，我们看到的筷子位置在折射光线的反向延长线上，像的位置比实际位置偏高，看起来筷子向上弯折；A、B、选项中，光的传播方向错误；C选项中光线从水中斜射入空气中，应该是折射角大于入射角，而图中折射角小于入射角了，故C错误，只有选项D正确。故选：D。5．（2024•扬州）在探究凸透镜成像规律时，蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示，光屏上的像清晰，此成像规律的应用是（）A．照相机 B．放大镜 C．摄像机 D．投影仪【答案】D【解答】解：由图可知，物距小于像距，则在光屏上成倒立、放大的实像，利用该成像原理可制成投影仪。故选：D。6．（2023•常州二模）如图所示，烛焰在光屏上刚好成清晰的像。透镜不动，将蜡烛移至10cm刻度处后再移动光屏，在光屏上能观察到（）A．倒立、缩小的实像 B．倒立、放大的实像 C．正立、放大的虚像 D．大小变化的光斑【答案】A【解答】解：如图u＝50cm﹣20cm＝30cm，v＝80cm﹣50cm＝30cm，此时u＝v，成倒立等大的实像，则f＝15cm；将蜡烛移至10cm刻度处，u'＝50cm﹣10cm＝40cm，大于二倍焦距，凸透镜成倒立、缩小的实像。故选：A。7．（2025•玄武区二模）如图所示，烛焰在光屏上恰好成清晰的像。下列说法错误的是（）A．凸透镜的焦距可能为12cm B．照相机利用了此成像原理 C．若保持蜡烛和光屏位置不动，透镜移到40cm处，光屏上不能呈现清晰的像 D．若将远视眼镜贴近凸透镜左侧放置，适当向左移动光屏能找到清晰的像【答案】C【解答】解：AB、由图可知，此时的物距为30cm，物距大于像距，成的是倒立、缩小的实像，其应用是照相机，若凸透镜的焦距为12cm，由图可知物距u＝30cm，大于2倍焦距，像距为20cm，像距位于1倍焦距和2倍焦距之间能满足要求，故AB正确；C、由图知，此时像距小于物距，所以在光屏上成倒立、缩小的实像。若保持蜡烛和光屏位置不动，透镜移到40cm处，像距大于物距时，根据光路的可逆性，此时应成倒立、放大的实像，故C错误；D、若将远视眼镜贴近凸透镜左侧放置，远视眼镜是凸透镜，凸透镜对光线有会聚作用，可以使像提前会聚，因此适当向左移动光屏能找到清晰的像，故D正确。故选：C。8．（2025•盐城三模）毕业季的校园里，摄影师调整镜头，学生们笑容灿烂地等待着快门按下，定格青春的美好。关于拍摄过程和成像原理，下列说法正确的是（）A．学生们通过透镜成倒立等大的实像 B．照相机的镜头是凸透镜 C．同学们站在阳光下，地面上的影子是由于光的反射形成的 D．照相机和投影仪的成像原理相同【答案】B【解答】解：AB、照相机镜头是凸透镜，拍照时学生在二倍焦距以外，通过照相机镜头成的是倒立、缩小的实像，故A错误，B正确；C、同学们站在阳光下，地面上的影子是由于光的直线传播形成的，故C错误；D、当u＞2f，成倒立、缩小的实像，应用于照相机和摄像机，当2f＞u＞f，成倒立、放大的实像，应用于幻灯机和投影仪，故照相机和投影仪的成像原理不相同，故D错误。故选：B。9．（2025•兴化市一模）在“爱眼日”宣传活动中，小明用如图所示的装置研究眼睛的成像，此时烛焰在光屏上成清晰的像，用此模拟正常眼睛的成像。接下来下列操作可模拟近视眼的是（）A．向水透镜注水，烛焰的像成在光屏右侧 B．向水透镜注水，烛焰的像成在光屏左侧 C．从水透镜抽水，烛焰的像成在光屏右侧 D．从水透镜抽水，烛焰的像成在光屏左侧【答案】B【解答】解：AB、近视眼的晶状体凸度过大或眼球前后径过长，外界物体的像成在视网膜前方，所以应该向透镜内注水，烛焰的像成在光屏左侧，故A错误、B正确；CD、远视眼的晶状体凸度过小或眼球前后径过短，外界物体的像成在视网膜后方，从水透镜抽水，模拟的是远视眼，不符合题意，故CD错误。故选：B。10．（2024•绵阳）一束光线从空气射到某种玻璃表面，如图所示，入射角i等于60°，反射光线与折射光线的夹角等于90°，折射角r等于30°；减小入射角i，则反射光线与折射光线的夹角大于（选填“大于”“小于”或“等于”）90°。【答案】30°；大于。【解答】解：如图所示，入射角i等于60°，根据反射角等于入射角，则反射角的度数为60°，因为反射光线与折射光线的夹角等于90°，所以折射角r＝90°﹣60°＝30°；若减小入射角，反射角和折射角都随之减小，则反射光线逆时针转动靠近法线，折射光线顺时针转动靠近法线，故反射光线与折射光线的夹角会增大，即反射光线与折射光线的夹角大于90°。故答案为：30°；大于。11．（2024•南京模拟）如图，一束激光与水平方向成45°角斜射到空水槽底部O点，形成一个光斑。现向水槽中匀速注入适量水后，则水槽底部光斑移到O点的左（选填“左”或“右”）侧。继续沿水槽壁匀速注水，则折射角的变化情况是不变，若水面上升速度为v水，光斑移动速度为v光斑，则两者的大小关系是v水＞v光斑。【答案】左；不变；＞【解答】解：水槽内没有注水时，光沿直线传播，照射到O点；当向水槽内注入适量的水后，光从空气斜射入水中发生折射，折射角小于入射角，因此光线移动到O点左侧；激光与水平方向成45°角，此时的入射角为90°﹣45°＝45°；由于发生了折射，折射光线靠近法线，所以在相同时间内水槽底部光斑运动的距离小于水位上升的距离，如图所示，即AB＞OO′，由v=st知，v水＞v。故答案为：左；不变；＞。12．（2022•晋中）如图所示，西汉时期的《淮南万毕术》中记载有“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。”请你用学过的光学知识判断“削冰令圆”就是把冰块制成凸透镜，若要“火生”应把“艾”放在镜的焦点位置。【答案】凸透；焦点。【解答】解：“削冰令圆”就是把冰磨制成凸透镜；因凸透镜对光线有会聚作用，则当凸透镜正对太阳光时，太阳光将会聚在焦点处，从而使焦点处温度升高，所以，若要“火生”，应把“艾”放在镜的焦点位置。故答案为：凸透；焦点。13．（2025•洪泽区一模）某汽车司机下车时，随手将一瓶矿泉水放在仪表台上，如图所示。不料因阳光照射、水瓶聚光，车内物品被点燃引发火灾。太阳光经过矿泉水瓶发生了折射（选填“反射”或“折射”），矿泉水瓶相当于凸透镜。因此，提醒大家在车内不要放置有聚光效果的物品。【答案