第三章 透镜及其应用

第三章透镜及其应用一、透镜1.透镜有两类，中间厚边缘薄的叫____________；中间薄边缘厚的叫____________。

平行于主光轴的光线通过____________时光线会聚在一点，这一点就是该透镜的____________；平行于主光轴的光线通过____________时形成发散光线，好像从该透镜后某一点发出来的，这一点叫做_____________。

思路解析：透镜有凸透镜和凹透镜两类，凸透镜是中间厚边缘薄的透镜，凹透镜是中间薄边缘厚的透镜。

实验表明平行主光轴的光线通过凸透镜后会聚于一点，叫做焦点。

平行主光轴的光线通过凹透镜形成发散光线好像是从该透镜后某一点发出来的，这一点叫做透镜的虚焦点。

答案：凸透镜凹透镜凸透镜焦点凹透镜虚焦点2.放大镜是用____________比较小的____________做成的，它可以将比较小的物体放大。

思路解析：放大镜就是利用了物体到凸透镜的距离小于焦距时，能起到放大的作用。

答案：焦距凸透镜3.平行光线通过后能够会聚于一点的透镜可能是（）A.凸面镜B.凹面镜C.凸透镜D.凹透镜思路解析：凸镜、凹镜只能反射光线不能通过光线。

通过凹透镜的平行光会发散，通过凸透镜的平行光线会会聚于一点。

答案：C10 分钟训练 (强化类训练，可用于课中)1.不平行的光束经凹透镜折射后，其折射光线（）A.不能交于一点B.一定是平行的C.可能交于一点D.一定交于一点思路解析：凹透镜对光线有发散特性，不论何种光线经过凹透镜都能被发散。

如果是一束会聚光线，经凹透镜折射后会聚点变远了。

如果不是会聚光束，经凹透镜后一般不会相交于一点。

由上述分析可知，ABD错，C正确。

答案：C2.如图3-1-1所示，AB为一条经过透镜折射后的光线，MN为透镜的主光轴，L为透镜。

由图可知（）图3-1-1A.该透镜可能是凸透镜B.该透镜可能是凹透镜C.若该透镜是凸透镜，B点一定是透镜的焦点D.若该透镜是凹透镜，B点一定是透镜的焦点思路解析：图中仅仅只给出了折射光线，而没有入射光线，此时无法确定光线相对于原来是会聚还是发散，故AB都是正确的。

若入射光线平行于主光轴，则B点为凸透镜的焦点，若入射光线没有平行主光轴，则折射光线不会通过焦点，即B不是焦点。

对于凹透镜而言，没有实焦点，故CD都是错误的。

答案：AB3.要使光线发生如图3-1-2所示的偏折，则方框内放置的光学元件（）A.一定是平面镜B.一定是凸透镜C.一定是凹透镜D.平面镜、凸透镜、凹透镜均可图3-1-2思路解析：要使光的传播方向发生改变，可以利用光的反射，也可以利用光的折射。

如图甲、乙、丙所示。

答案：D4.在图3-1-3中，完成光路图。

图3-1-3思路解析：焦点的意义就是能使跟主轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，所以平行主轴的光线折射后过焦点，因光路可逆，过焦点的光线折射后平行于主轴射出，经过透镜中心的光线折射后方向不改变。

答案：如下图所示。

5.画出图3-1-4中入射光线通过透镜后的传播方向。

图3-1-4思路解析：应根据透镜对光线的作用特点和光在折射时光路可逆的特点进行作图。

（甲）图中是凸透镜，平行于主光轴的光线经凸透镜后通过焦点，由于光路可逆，则通过凸透镜焦点的光线经凸透镜后必跟主光轴平行；对于（乙）图来说，平行于主光轴的光线经凹透镜后发散，这些发散光线的反向延长线通过虚焦点，由于光路可逆，则射向凹透镜的光线，如果其延长线通过虚焦点，经凹透镜后必跟主光轴平行。

答案：如下图所示。

6.依次说出图3-1-5中各是什么透镜。

图3-1-5思路解析：从透镜的定义出发不难判断。

凸透镜的特征是中间厚边缘薄；凹透镜的特征是中间薄边缘厚。

答案：凸透镜凸透镜凸透镜凹透镜凹透镜凹透镜快乐时光出国理由某学校决定在班上选派一名同学到美国留学。

班主任请大家考虑派谁去最合适。

一学生高兴地站起来说：“老师，让我去最合适。

我白天上课就想睡觉，晚上却老是睡不着。

因为中国白天时美国正好是夜里呢。

”30分钟训练 (巩固类训练，可用于课后)1.有人觉得自己家的客厅太窄小，决定在客厅中装一面大镜子，可以看起来大些，你建议他装（）A.凸面镜B.平面镜C.凹面镜D.都一样思路解析：凸透镜对光线有会聚作用，凹面镜也是有会聚作用，都不能让客厅看起来大一点。

平面镜能成虚像，像与物等大，像距与物距一样，这样看起来就增加一倍的感觉。

所以ACD 错，B正确。

答案：B2.图3-1-6中，画出了光通过透镜前后的方向。

在图（a）、(b)中填上适当类型的透镜。

图3-1-6思路解析：（a）图中是使从焦点发出的光变得平行，应填一个凸透镜；（b）图中是使平行光线变得发散，应填一个凹透镜。

答案：（1）凸透镜（2）凹透镜3.有一副眼镜，如何能知道它是凸透镜还是凹透镜？如果知道了凸透镜，又如何能估测出它的焦距？思路解析：凸透镜与凹透镜对光的作用不同，成像情况也不同。

凸透镜能使光线会聚，有实焦点，能成实像；凹透镜能使光线发散，没有实焦点，也不能成实像。

利用它们的这些性质，就可以通过简便的方法来区分它们，例如把它们对着太阳光或者远处的电灯丝，看它们能否把光线会聚。

答案：如果把眼镜对着远处的电灯丝，在光屏上能得到灯丝的像，眼镜就是凸透镜，如果在光屏上得不到灯丝的像，这个眼镜就是凹透镜。

由于灯丝离眼镜较远，从灯丝射到眼镜的光线可以认为是平行光线，这时灯丝像的位置即为焦点，光屏到眼镜的距离就大约等于眼镜的焦距，因此，测量出眼镜到光屏的距离即可估测出眼镜的焦距。

4.找一个如图3-1-7所示的容器（如碗），加满水放在冰箱中，完全冻结后取出，然后把碗略热一下，取出冰块后你便有了一块冰透镜。

以太阳作光源，看看它是否有会聚作用，能用它取火吗？图3-3-7思路解析：中间厚、边缘薄的叫凸透镜，凸透镜对光线有会聚作用。

碗中的水结冰后，成为中间厚、边缘薄的凸透镜，它对光线有会聚作用。

答案：有会聚作用，能用它取火。

5.在图3-1-8中已经画出了经过凹透镜上的折射光线，试画出入射到凹透镜的光线。

图3-1-8思路解析：凹透镜对光有发散作用，它的两个焦点是虚焦点，这是需要注意判明使用哪个焦点画图，是解答本题的关键。

为此，只须用”光路可逆”的道理来思考，把已画出的折射光线当作入射光线，画它的折射光线，便知折射光线的反向延长线应是过右侧的焦点，如图所示，然后再把表示光的传播方向的箭头都倒过来，就是本题答案。

答案：如图所示。

6.找一个如图3-1-9甲所示的容器（如冰淇淋盒）做两个冰块，然后按图乙所示的方法叠放在一起，这样，在冰块内就形成了一个呈凸透镜形的空气层，以太阳作光源，看看这种透镜对光是会聚还是发散，试说明原因。

图3-1-9思路解析：本题难度较大，如题图所示形状的光学元件，中间为凸透镜形的空气层，它对光线有会聚作用，还是有发散作用呢？如果我们换一个角度来考虑，我们看冰，把上、下两块冰的位置对调，就会发现现在两块冰组成的透镜边缘厚、中间薄，变成了凹透镜。

因此，它应该对光线有发散作用。

答案：对光线有发散作用，因为两块冰组成凹透镜。

7.(2010北京海淀模拟)(1)如图3-1-10甲所示，有一束光沿水平方向射到平面镜上，请在图中画出这束光的反射光线。

(2)如图3-1-10乙所示，SA表示从空气斜射向平行玻璃砖上表面的一束光，请画出这束光在玻璃砖中的折射光线(大致方向)。

(3)在图3-1-10丙中，入射光线平行于凸透镜的主轴，请画出经凸透镜折射后的光线。

(4)如图3-1-10丁所示，AB表示平面镜前的物体。

请根据平面镜成像特点，画出物体AB经平面镜所成的像。

图3-1-10思路解析：这是一道作图题。

甲图是画平面镜的反射光路，遵循反射定理，即入射角等于反射角。

乙图是光从空气进入玻璃砖内，是一个典型的光从光疏媒质进入光密媒质的题目。

依据折射定律只要画出折射角小于入射角就行。

丙图是一道典型的凸透镜的光路图，平行主光轴的光线经凸透镜会聚后经过焦点。

丁图是一个平面镜成像的光路图，这里注意的是平面镜背面用虚线，先以平面镜对称画出A′B′，分别连线即可。

答案：如图所示。

8.为了探究“大小、形状完全相同的凸透镜的焦距是否与制作材料有关”，陈明同学准备了三个大小、形状完全相同的凸透镜，并且知道它们分别是由玻璃、水晶、塑料制成的，请你帮他设计这次探究的全过程，并完成如下工作：（1）在探究活动前，你有哪些猜想？（2）这次探究还需要哪些辅助器材？（3）写出这次探究的主要步骤。

（4）请设计出关于实验现象或实验数据的记录表格。

（5）在这次探究过程中，你运用的一种主要的科学研究方法是什么？思路解析：要探究”大小、形状完全相同的凸透镜的焦距与制作材料是否有关”就应该测定大小、形状完全相同、由不同材料制成的凸透镜的焦距，然后进行比较。

如果测出的焦距相等，则说明它们的焦距与制作材料无关；否则，与材料有关。

答案：(1）探究前提出的猜想：大小、形状完全相同的凸透镜的焦距与制作材料可能有关，也可能无关。

（2）太阳光（或其他平行光源）、刻度尺、纸屏。

（3）分别拿由玻璃、水晶、塑料制成的凸透镜正对太阳光，另一侧放一张纸屏，移动纸屏，使纸屏上的光斑最小最亮。

用刻度尺测出光斑到凸透镜光心的距离，即凸透镜的焦距，比较三种透镜的焦距是否相同，如果相同，则透镜的焦距与透镜的制作材料无关；如果三种透镜的焦距不同，则透镜的焦距与透镜的制作材料有关。

（4）见下表实验次数透镜材料焦距(cm)1 玻璃2 水晶3 塑料（5）运用的实验方法：控制变量法。