透鏡成像
一、知識(shí)概述
通過(guò)前面一段時(shí)間的學(xué)習(xí)，我們對(duì)光現(xiàn)象的相關(guān)知識(shí)已有所了解，知道光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播，在兩種介質(zhì)的表面會(huì)發(fā)生反射現(xiàn)象和折射現(xiàn)象。本周我們將學(xué)習(xí)一透鏡和透鏡的成像規(guī)律。
二、重難點(diǎn)知識(shí)歸納及講解
（一）透鏡
1、幾個(gè)概念
凸透鏡——中間厚邊緣薄的透鏡叫凸透鏡
凹透鏡——中間薄邊緣厚的透鏡叫凹透鏡
主軸——最簡(jiǎn)單的透鏡兩個(gè)表面都是球面的一部分，通過(guò)兩個(gè)球心的直線叫做透鏡的主軸。
薄透鏡——如果透鏡的厚度比球面的半徑小許多，這種透鏡叫做薄透鏡。
光心——薄透鏡的中心叫透鏡的光心。
2、凸透鏡的光學(xué)性質(zhì)
（1）凸透鏡對(duì)光線有會(huì)聚作用。
跟主光軸平行的光線，經(jīng)過(guò)凸透鏡后會(huì)聚于主光軸上的一點(diǎn)F，F(xiàn)叫做凸透鏡的焦點(diǎn)，焦點(diǎn)到凸透鏡光心O點(diǎn)的距離叫做焦距。
注意：會(huì)聚作用不一定要使折射光線相交，凸透鏡對(duì)光的會(huì)聚作用指的是：光通過(guò)透鏡后，其折射光線向主軸偏折，即在原光線的傳播方向上合攏一些。
（2）凸透鏡的三條特殊光線如下圖所示：
(1)
（2） �。�3）
3、凹透鏡的光學(xué)性質(zhì)
（1）凹透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用。
跟凹透鏡主光軸平行的光線，經(jīng)過(guò)凹透鏡后形成發(fā)散光線。如果迎著發(fā)散的光線望去，會(huì)覺得這些光線好像是從凹透鏡后某一點(diǎn)F發(fā)出的，F(xiàn)點(diǎn)叫做凹透鏡的虛焦點(diǎn)。
凹透鏡對(duì)光線的發(fā)散作用指的是：光線通過(guò)凹透鏡后，其折射光線遠(yuǎn)離主光軸偏折，即在原光線的傳播方向上發(fā)散開一些。
（2）凹透鏡的三條特殊光線如下圖所示：
（1）
（2） （3）
例1、如圖所示，AB為一條經(jīng)過(guò)透鏡折射后的光線，N為透鏡的主光軸，L為透鏡。由圖可知（�。�
A．該透鏡可能是凸透鏡
B．該透鏡可能是凹透鏡
C．若該透鏡是凸透鏡，B點(diǎn)一定是透鏡的焦點(diǎn)
D．若該透鏡是凹透鏡，B點(diǎn)一定是透鏡的焦點(diǎn)
解析：
圖中僅僅只給出了折射光線，而沒有入射光線，此時(shí)無(wú)法確定光線相對(duì)于原是會(huì)聚還是發(fā)散，故A、B都是正確；若入射光線平行于主光軸，則B點(diǎn)為凸透鏡的焦點(diǎn)，若入射光線沒有平行主光軸，則折射光線不會(huì)通過(guò)焦點(diǎn)，即B不是焦點(diǎn)，對(duì)于凹透鏡而言，沒有實(shí)焦點(diǎn)，故C、D都是錯(cuò)誤的。
答案：A、B
例2、完成下列光路圖
解析：
畫通過(guò)透鏡的折射光線時(shí)，應(yīng)記住三條特殊光線：⑴平行于主光軸的光線折射后通過(guò)焦點(diǎn)。（凸透鏡是實(shí)際光線通過(guò)焦點(diǎn)，凹透鏡是光線的反向延長(zhǎng)線通過(guò)焦點(diǎn)）⑵通過(guò)焦點(diǎn)的光線（或光線的延長(zhǎng)線），折射后平行于主光軸；⑶通過(guò)光心的光線，傳播方向不改變。
答案：如下圖所示
（二）探究凸透鏡成像規(guī)律
1、凸透鏡成像的原因
凸透鏡成像是由于光的折射現(xiàn)象形成的，從物體上一點(diǎn)發(fā)出的光線（或反射出的光線），經(jīng)凸透鏡折射后交于一點(diǎn)，這點(diǎn)就是物體上點(diǎn)的像點(diǎn)，若干像點(diǎn)就形成了物體的像。
2、凸透鏡成像的規(guī)律
物距（u）像的性質(zhì)像距（v）
正倒大小虛實(shí)
u>2f倒立縮小實(shí)像f<v<2f
u=2f倒立等大實(shí)像v=2f
f<u<2f倒立放大實(shí)像v>2f
u<f正立放大虛像v>u
3、凸透鏡成像的大小變化規(guī)律
（1）凸透鏡成實(shí)像時(shí)，若物距增大，則像距減小，像也減�。环粗粑锞鄿p小，則像距增大，像也增大。
（2）凸透鏡成虛像時(shí)，若物距增大，則像距和像都增大；反之，若物距減小，則像距和像都減小。
4、利用透鏡的特殊光線作透鏡成像光路。
（1）物體處于2倍焦距以外
（2）物體處于2倍焦距和1倍焦距之間
（3）物體處于焦距以內(nèi)
（4）凹透鏡成像光路
例3、一個(gè)物體在凸透鏡前20c處，在屏上成一倒立縮小的像，則透鏡的焦距f（ ）
A．10c < f < 20c B．f > 10c
C．f < 10c D．f >20c
解析：
解決這類類問(wèn)題的關(guān)鍵，是根據(jù)凸透鏡的成像特點(diǎn)和成像條件，物體通過(guò)凸透鏡成倒立，縮小的實(shí)像，物距必然大于二倍焦距，即u>2f。
本題中有20c>2f
解不等式得：f<10c
答案：C
例4、一物體放在凸透鏡前18c處，在透鏡另一側(cè)20 c處成一清晰像，則此透鏡的焦距（�。�
A．一定大于20 c
B．一定小于9 c
C．一定在10 c到8 c之間
D．一定在9 c到10 c之間
解析：
由于本題中物像異側(cè)，說(shuō)明此像是一實(shí)像；又由于像距比物距大，可推知此像是一放大、倒立的實(shí)像，此時(shí)物體應(yīng)在一倍焦距和二倍焦距之間，像在另一側(cè)的二倍焦距之外。
即：f<18c<2f ①
20c >2f �、�
綜合①、②解得9c<f<10c
答案：D
A卷
一、
1、由于下雨，一透明塑料薄膜的頂棚積滿了水，形狀如圖所示，下面關(guān)于它的討論正確的有（ ）
A．這些水構(gòu)成一個(gè)凸透鏡，它對(duì)平行光有會(huì)聚作用。
B．透鏡必須是固體，水不可能成為凸透鏡。
C．水的下表面雖然近似于球面，但上表面卻是平的，所以它不可能起凸透鏡的作用。
C．只要是透明物質(zhì)，就有可能構(gòu)成透鏡。
2、下列各鏡中，不能改變光束會(huì)聚或發(fā)散性質(zhì)是（�。�
A．凸透鏡 B．凹透鏡
C．凸鏡 C．平面鏡
3、如圖所示，四幅圖均表示光線通過(guò)凸透鏡前后的傳播方向，其中正確的是（�。�
A． B．
C． C．
4、一凸透鏡的焦點(diǎn)為F，一凹透鏡的焦點(diǎn)為F′，讓這兩個(gè)透鏡的一側(cè)都正對(duì)著太陽(yáng)，則在兩透鏡的另一側(cè)的焦點(diǎn)上，F(xiàn)與F′的溫度相比（�。�
A．F點(diǎn)的溫度較高
B．F′點(diǎn)的溫度較高
C．兩點(diǎn)溫度一樣高
C．無(wú)法判斷
5、關(guān)于凸透鏡對(duì)光線的作用，以下說(shuō)法中正確的是（ ）
A．平行射向凸透鏡的一束光，經(jīng)折射一定交于凸透鏡的焦點(diǎn)。
B．經(jīng)過(guò)凸透鏡會(huì)聚的光線一定交于一點(diǎn)。
C．凸透鏡只能使平行于主光軸的光線發(fā)生會(huì)聚作用。
C．過(guò)凸透鏡光心的光線，一定不改變傳播的方向。
6、一束平行光正對(duì)凸透鏡照射，在離透鏡10c處的光屏上得到一個(gè)亮點(diǎn)，那么當(dāng)物體在凸透鏡前25c處時(shí)，在透鏡的另一側(cè)可以得到（�。�
A．倒立縮小的實(shí)像 B．倒立放大的實(shí)像
C．正立縮小的實(shí)像 C．正立放大的實(shí)像
7、將蠟燭放在離凸透鏡30c的地方，在離物體45c的光屏上可以得到燭焰的清晰的像，則（�。�
A．凸透鏡的焦距是90c，像是放大的。
B．凸透鏡的焦距是18c，像是放大的。
C．凸透鏡的焦距是10c，像是放大的。
C．凸透鏡的焦距是10c，像是縮小的。
8、某物體通過(guò)凸透鏡成一個(gè)倒立，縮小的實(shí)像，像與凸透鏡距離為20c，則此凸透鏡的焦距為（�。�
A．f<10c B．10c<f<20c
C．f>20c C．無(wú)法判斷
9、在研究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)中，如果在光屏上得到一個(gè)放大、倒立的像，量得光屏到透鏡的距離為24c，則凸透鏡的焦距可能為（ ）
A．20c B．15c
C．12c C．10c
10、一凸透鏡的焦距為15c，當(dāng)物體放在距焦點(diǎn)5c處，一定能得到（ ）
A．正立放大的虛像
B．倒立放大的實(shí)像
C．倒立縮小的實(shí)像
C．倒立、放大實(shí)像或正立放大虛像
提示：
1、凸透鏡對(duì)光線有會(huì)聚作用，凹透鏡和凸鏡對(duì)光線有發(fā)散作用
3、根據(jù)凸透鏡的性質(zhì)——對(duì)光線有會(huì)聚作用
6、該凸透鏡的焦距為10c
7、由題可知，物距為30c，像距為15c
8、f<20c<2f 所以10c<f<20c
9、24c>2f 即 f<12c
第1題 正確答案為 AD
第2題 正確答案為 D
第3題 正確答案為 C
第4題 正確答案為 A
第5題 正確答案為 D
第6題 正確答案為 A
第7題 正確答案為 D
第8題 正確答案為 B
第9題 正確答案為 D
第10題 正確答案為 D
Ｂ卷
二、題
11、讓凸透鏡正對(duì)著太陽(yáng)光，移動(dòng)凸透鏡的位置，直到地上的亮斑最小最亮，這亮點(diǎn)到凸透鏡光心的距離是________，亮斑所在的位置就是該凸透鏡的_________。
12、當(dāng)凸透鏡焦距為20c時(shí)，要在光屏上成一縮小的像，蠟燭可在距凸透鏡___________移動(dòng)，要使像變大些但仍是縮小的，蠟燭應(yīng)（填“遠(yuǎn)離”或“靠攏”）凸透鏡，同時(shí)光屏離凸透鏡應(yīng)___________（填“近”或“遠(yuǎn)”）些。
13、如圖所示，把蠟燭放在a、b、c、d各點(diǎn)，調(diào)節(jié)光屏的位置，則：（其中F為焦點(diǎn)，P為二倍焦距處）
（1）在屏上出現(xiàn)的實(shí)像最大時(shí)，蠟燭放在___________點(diǎn)上。
�。�2）在屏上出現(xiàn)的實(shí)像最小時(shí) ，蠟燭放在___________點(diǎn)上。
�。�3）當(dāng)屏上出現(xiàn)與物體等大的實(shí)像時(shí)，蠟燭放在___________點(diǎn)上。
�。�4）當(dāng)屏上觀察不到像時(shí)，蠟燭放在___________點(diǎn)上。
（5）當(dāng)蠟燭放在___________點(diǎn)上，凸透鏡不可能成像。
�。�6）若把蠟燭入在C點(diǎn)上，能成倒立、___________的實(shí)像，把屏和蠟燭的位置顛倒一下，則成___________的、倒立的實(shí)像。
答案：
11、焦距；焦點(diǎn)
12、40c之外；靠攏；遠(yuǎn)
13、⑴ c；⑵ a；⑶ b；⑷ d；⑸ F；⑹放大；縮小
三、綜合題
14、給你一些透鏡，你怎樣鑒別它們是凸透鏡還是凹透鏡？請(qǐng)寫出三種方法。
答案：
（1）觀察法：中間厚、邊緣薄的是凸透鏡，中間薄、邊緣厚的是凹透鏡。
（2）聚焦法：把透鏡正對(duì)太陽(yáng)，上下移動(dòng)透鏡的位置，能在地面上找到會(huì)聚點(diǎn)的是凸透鏡，反之為凹透鏡。
（3）成像法：將透鏡靠近書本等物體，能看到放大正立的虛像，起放大作用的是凸透鏡，反之為凹透鏡。
15、如圖所示，光射到某光具上，要使出射光線沿水平方向射出，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出三種不同的光學(xué)元件。
解答：
如下圖所示
中考解析
一、中考要求
透鏡及透鏡的成像規(guī)律是歷年中考的必考內(nèi)容，考查的知識(shí)點(diǎn)有透鏡的種類及光學(xué)性質(zhì)、凸透鏡成像的條件和規(guī)律。常見的題型有，題和作圖題。
二、中考新題例說(shuō)
1、（上海）在下圖中，凸透鏡焦距為10厘米。保持透鏡位置不變，當(dāng)蠟燭在15厘米刻度處時(shí)，為了在光屏的中心找到像，應(yīng)調(diào)整光屏的____________，并將光屏向____________方向移動(dòng)（選填“遠(yuǎn)離透鏡”或“靠近透鏡”）。
答案：高度 靠近透鏡
2、（陜西�。┠惩瑢W(xué)在做研究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)時(shí)，保持凸透鏡位置不變，如圖所示，先后使?fàn)T焰位于a、b、c、d四點(diǎn)，并分別調(diào)整光屏的位置。實(shí)驗(yàn)后，他歸納出以下結(jié)論，其中錯(cuò)誤的是（�。�
A．使?fàn)T焰位于a點(diǎn)時(shí)，屏上出現(xiàn)的實(shí)像最小
B．使?fàn)T焰位于c點(diǎn)時(shí)，屏上出現(xiàn)的實(shí)像最大
C．使?fàn)T焰位于a點(diǎn)時(shí)，成縮小的實(shí)像
D．使?fàn)T焰位于d點(diǎn)時(shí)，成放大的實(shí)像
答案：D
3、(黃岡市)如圖，是一種稱之為“七仙女”的神奇玻璃酒杯，空杯時(shí)什么也看不見，斟上酒，杯底立即顯現(xiàn)出栩栩如生的仙女圖．下列對(duì)仙女圖形成原因的探討，正確的是（�。�
A．可能是酒具有化學(xué)顯影作用
B．可能是酒的液面反射，在酒中出現(xiàn)放大的像
C．可能是圖片在杯底凸透鏡焦點(diǎn)處成放大的像
D．可能是斟酒后杯底凸透鏡焦距變大，使圖片顯影
答案：D
外拓展
1、我國(guó)歷史上的冰透鏡
早在我國(guó)西漢(前206～公元25年)《淮南萬(wàn)畢術(shù)》中就有關(guān)于冰透鏡記載：“削冰令圓，舉以向日，以艾承其影，則火生．”其后，晉朝張華的《博物志》中也有類似記載。
冰遇陽(yáng)光會(huì)熔化，冰透鏡對(duì)著太陽(yáng)卻能聚光使艾絨著火，令人懷疑。清代科學(xué)家鄭復(fù)光(1780一?)根據(jù)《淮南萬(wàn)畢術(shù)》的記載，親自動(dòng)手做過(guò)一些實(shí)驗(yàn)，證實(shí)冰透鏡的確可以取火。他在“鏡鏡冷癡”中寫道，將一只底部微凹的錫壺，內(nèi)裝沸水，用壺在冰面上旋轉(zhuǎn)；可制成光滑的冰透鏡，利用它聚集日光，可使紙點(diǎn)燃。
2、水透鏡聚光取火
如圖所示，用粗鐵絲彎成圓圈；圓圈上蒙一層透明的塑料薄膜．在薄膜上面倒入適量的水，薄膜受到水的壓力作用下墜，形成了水透鏡．將水透鏡支在一定的高度，讓陽(yáng)光穿過(guò)透鏡，在地面上聚焦，便可以將放在地面的紙片點(diǎn)燃。
實(shí)驗(yàn)中的這種水透鏡也經(jīng)常會(huì)給人類帶意想不到的災(zāi)難。如在人跡罕至的熱帶叢林，常常發(fā)生神秘的大火，使大片森林付之一炬，許多鳥獸葬身火海。起初人們并不知道森林起火的原因，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的調(diào)查與研究，終于后發(fā)現(xiàn)了起火的原因．原，每天清晨，林木的樹葉上常掛著露珠，由于地處赤道附近，太陽(yáng)雖然剛剛升起卻已驕陽(yáng)似火，烈日炎炎，陽(yáng)光照在露珠上，而每顆露珠又恰似凸透鏡使陽(yáng)光會(huì)聚于焦點(diǎn)．假若恰好有枯草或干樹葉位于這個(gè)焦點(diǎn)上。它們很快就會(huì)被點(diǎn)燃起．特別是小鳥愛用干草或枯枝在樹枝上搭巢，森林大火常從鳥巢燒起。
本文來(lái)自：逍遙右腦記憶 http://www.douzifanli.com/chuer/42608.html
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