初中物理复习 透镜及生活中的透镜

透镜及其应用—透镜及生活中的透镜
课前导读
从前，有一个探险队到达了南极洲。

那正是南极洲的夏季，说是夏季，其实也在零下
20摄氏度左右，南极的夏天没有黑夜白昼之分，柔和的太阳一直徘徊在天空，把它那几乎使人感觉不到的温暖默默地赐给探险队员们。

南极的天气变化无常，探险队员们顽强地抵搞着无情的大自然带来的寒冷和风暴，进行科学探测。

当他们到达一个孤岛上时，一件意想不到的事情发生了：要动手生火烧水做饭，打火器却找不到了，能找的地方都找了，也不见打火器的踪影。

没有火，就不能工作；没有火，就不能生活；没有火，生命就受到威胁。

大家一筹莫展，陷于绝望。

“难道就真的束手无策，等待无情的死神到来？”一个年轻的队员，望着惨白无力的太阳和茫茫的冰原，久久地思索着。

他取了一块冰，用小刀轻轻地刮，用温暖的双手不断摩挲，慢慢地，做成了一个光洁透明的半球形的“冰透镜”。

他举着“冰透镜”，向着太阳，让太阳光穿过“冰透镜”，形成焦点，射在一团干燥蓬松的火绒上。

一分钟，两分钟……火绒冒出一缕淡淡的青烟。

又过了一会儿，火绒上出现了一个红点，接着便燃烧起来了！
这团红红的火，驱散了死的威胁，带来了生的欢乐；这团红红的火，恢复了探险队员们的正常生活。

他们欢呼，跳跃，像在欢庆一个重大的节日。

模块一透镜的类型和基本概念
【一、知识点】
1．透镜的类型：
(1)凸透镜：中间厚，边缘薄
(2)凹透镜：中间薄，边缘厚
2．主光轴和光心：通过透镜的两个球面球心的直线叫主光轴；主光轴上有一个特殊的点，通过它的光线传播方向不变，这个点叫做透镜的光心。

3．透镜对光的作用：
(1)凸透镜对光有会聚作用
(2)凹透镜对光有发散作用
4．焦点和焦距：
(1)凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这一点叫做凸透镜的焦点
用字母“F”表示。

凸透镜两侧各有一个焦点，焦点到光心的距离叫做焦距，两侧的焦距
相等，用“f”表示。

(2)凹透镜能使与主光轴平行的光线通过它后变得发散，且这些发散光线的反向延长线相
交在主光轴的一点上，这一点叫做凹透镜的焦点，它是虚焦点。

虚焦点到光心的距离叫
做凹透镜的焦距，两侧的焦距相等。

5．光路可逆规律：
当光沿着原出射光线入射时，折射光线将沿原入射光线的光路射出。

光沿着原出射光线的路径入射，经会聚后与原入射光线共线
6．三条特殊光线
(1)通过光心的光线传播方向不改变。

(2)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点，经凹透镜折射后发散，发散光线的反
向延长线通过虚焦点。

(3)经过凸透镜焦点的光线折射后平行于主光轴射出。

对着凹透镜异侧虚焦点入射的光线折射后平行于主光轴射出。

凸透镜的三条特殊光线凹透镜的三条特殊光线
【二、例题精讲】
【例1】★
如果把一个玻璃球分割成五块，其截面如图所示，再将这五块玻璃a、b、c、d、e分别放在太阳光下，那么能使光线发散的是()
A．a
B．b
C．c
D．d
考点：凸透镜的会聚作用；凹透镜的发散作用．
解析：由图知：玻璃a、c、e、d都是中间厚，边缘薄，是凸透镜，能使光线会聚，不符合题意；
而玻璃b是中间薄，边缘厚，是凹透镜，能使光线发散，符合题意．
答案：B
【测试题】
如图所示，是几种光学器材的示意图，其中能对光线起发散作用的是()
A．
B．
C．
D．
考点：凹透镜的发散作用；凸透镜的会聚作用．
解析：A、中间厚、边缘薄，是凸透镜，对光线有会聚作用，不合题意；
B、中间厚、边缘薄，是凸透镜，对光线有会聚作用，不合题意；
C、中间厚、边缘薄，是凸透镜，对光线有会聚作用，不合题意；
D、中间薄、边缘厚，是凹透镜，对光线有发散作用，符合题意．
答案：D
【例2】★
关于透镜，下列说法正确的是()
A．凸透镜对光有会聚作用，因此通过凸透镜的光一定会聚在焦点上
B．凸透镜和凹透镜都有焦点，凸透镜有实焦点，凹透镜有虚焦点
C．凸透镜只对平行光有会聚作用
【测试题】
关于凸透镜，下列说法中正确的是()
A．凸透镜只对平行光线有会聚作用
B．凸透镜焦距越短对光线的偏折作用越强
C．光线通过凸透镜后，折射光线会聚于一点，这一点是凸透镜的焦点
D．凸透镜对光线有会聚作用，所以通过凸透镜的光线一定相交于一点
考点：凸透镜的会聚作用；主光轴、光心、焦点和焦距．
解析：A、凸透镜对所有不过透镜中心的光线都有会聚作用，故A错；
B、凸透镜的焦距越短，光线通过后偏折得越厉害，故B正确；
CD、所有平行于凸透镜主光轴的光线都可以会聚到焦点上；不平行于主光轴的光线也能会聚，但是不能会聚到焦点上；故CD都错．
答案：B
【例3】★★
林雨在森林公园游玩时，看到一个丢弃的透明塑料瓶．她想到，如果下雨使得瓶中进了水，就可能会成为森林火灾的元凶．于是她捡起瓶子丢进了垃圾筒．这其中引起火灾的主要原因是()
A．盛有水的透明塑料瓶相当于一凸透镜，对光线有会聚作用
B．盛有水的透明塑料瓶相当于一凸透镜，对光线有发散作用
C．盛有水的透明塑料瓶相当于一凹透镜，对光线有会聚作用
D．盛有水的透明塑料瓶相当于一凹透镜，对光线有发散作用
考点：凸透镜的会聚作用．
解析：盛水的透明塑料瓶相当于一个凸透镜，可以将射来的太阳光会聚在一点上，会聚点的温度比较高，可能会引起火灾．
答案：A
【测试题】
在盛夏的中午阳光强烈时往花草上浇水，常会把叶片烧焦，其原因是()
A．太阳使水温度升高，将叶片烧焦
B．水很快蒸发，使叶片受阳光直射而烧焦
C．水滴使阳光会聚，将叶片烧焦
D．水滴使花草防晒能力降低，叶片易烧焦
考点：凸透镜的会聚作用．
解析：夏日中午，温度比较高，太阳光含有的能量多，在水滴凸透镜的会聚作用下，能量更强，所以很容易就会把叶子烧焦．
答案：C
【例4】★★
图中的虚线框中是某个光学元件，下面说法中正确的是()
A．光学元件是凹透镜
B．光学元件是凸透镜
C．光学元件是厚玻璃
D．光学元件是平面镜
考点：透镜的光路图．
解析：由图可知，光线透过元件，变得会聚，不能是平面镜、厚玻璃，而应是凸透镜，故B正确、ACD错．
答案：B
【测试题】
如图中画出了光线通过透镜(图中未画出)的情形，其中凸透镜是()
A．a B．b、d C．c D．a、b、c、d
考点：透镜的光路图．
解析：从四个光线通过透镜的情形可知，a、b、d的折射光线相对于入射光线是发散的，所以都是凹透镜；只有c是凸透镜，且入射光线是从凸透镜的焦点以内发出的，折射光线变得会聚了．
答案：C
【拓展题】
根据如图，入射光束和出射光束的情况判断，方框内的两个光学元件可能是()
A．两个凸透镜
B．两个凹透镜
C．一个凹透镜，一个凸透镜，且凹透镜在左，凸透镜在右
D．一个凹透镜，一个凸透镜，且凸透镜在左，凹透镜在右
考点：透镜的光路图．
解析：A、由图可知：入射光线是平行的，出射光线也是平行的，而且与入射光线比较是发散的，如果是两个凸透镜，出射光束可以是平行的，那么上面的那条单箭头的入射光线经两个凸透镜折射后，折射光线将是下面那条双箭头的折射光线，同理下面那条双箭头的入射光线经两个凸透镜折射后，折射光线将是上面那条单箭头的折射光线，如下图所示：与题意不符．
B、如果是两个凹透镜，那么出射光线将不在平行，与题意不符；
C、如果是一个凹透镜，一个凸透镜，且凹透镜在左，凸透镜在右，这样出射光线正好是此图，如下图所示；
D、如果是凹透镜，一个凸透镜，且凸透镜在左，凹透镜在右，那么出射光线将不再像图中的关系平行，而是单箭头的光线在下面，双箭头的光线在上面，按这种关系平行，与题意不符．
答案：C
【例5】★★
如图所示，请在答题卡的图中完成光路图．
考点：透镜的光路图．
解析：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．过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变．
答案：【测试题】
A．B．C．D．
考点：透镜的光路图．
解析：A、入射光线平行于主光轴，经过凸透镜折射后，折射光线应该过焦点．故A错误．
B、通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴．故B错误．
C、平行于主光轴的入射光线经过凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过焦点．故C正确．
D、凹透镜对光线有发散作用，而图中的凹透镜对光线起了会聚作用，故D错误．
答案：C．
【拓展题】
如下图所示，N是一个水平放置的长方形暗盒，盒内有水平向右的平行光，P为暗盒右侧平面上的一个圆孔，M是一个与暗盒右侧平面平行的、相间一定距离的光屏，若用一个外径与圆孔P相同的光学器件嵌入其中，发现在光屏M上呈现出一个比圆孔P大的圆形光斑，则嵌入圆孔P的光学器件()
A．一定是凹透镜
B．一定是凸透镜
C．可能是凸透镜或凹透镜
D．可能是厚平板玻璃
考点：透镜的光路图．
解析：A、由题意知，光线经过光学元件后形成了比圆孔P大的圆形光斑，可能是光学器件对光线有发散作用，则可能是凹透镜，B错误；
凸透镜对光线有会聚作用，若M在焦点外，平行光线会聚在焦点继续传播，M离得屏越远，则光斑越大，所以可能是凸透镜，此时M在焦点外某一距离处，A错误；
光透过厚平板玻璃后，仍平行射出，光斑的大小不变，所以D错误．
答案：C
【例6】★★★
平行光线经如图所示的中空玻璃砖后将会()
A．会聚B．发散C．仍为平行光D．无法判断
考点：凹透镜的发散作用．
解析：空玻璃砖可看作是两个凹透镜组合在一起了，而光线经过凹透镜后会变得发散，经过两个凹透镜变得更加发散．
答案：B
【测试题】
一块玻璃砖，中间有一饼形气泡，如图所示，一束平行光线经过玻璃砖后将()
A．被发散B．被会聚C．还是平行光D．无法判断
考点：凹透镜的发散作用．
解析：(1)如果不对图片进行分析，很容易误选B，因为凸形气泡不是玻璃元件，故它不是凸透镜；
(2)玻璃砖被气泡分成两部分，这两部分都是中间薄，边缘厚，都是凹透镜，对光线有
发散作用，因此平行光经过玻璃砖后，会变得发散．
答案：A
【拓展题】
如图所示两条光线是从同一点光源S射向凸透镜的两条光线，下列说法正确的是()
A．点光源S 经凸透镜所成的像一定是实像
B．点光源S 经凸透镜所成的像一定是虚像
C．两条光线经过凸透镜后的交点可能在主光轴上
D．两条光线经凸透镜后可能不交于一点
考点：透镜的光路图．
解析：AB、因不确定点光源S的位置是在凸透镜的焦点以内还是焦点以外，所以点光源S经凸透镜所成的像可能是实像，也可能是虚像，项AB错误；
C、平行主光轴的光线经凸透镜折射后会聚焦点，而另一条光线经凸透镜折射后会聚，但不会聚在焦点，故C错误；
D、如果点光源S的位置是在凸透镜的焦点以内，则两条光线经过凸透镜后不会交于一点，故D正确．
答案：D
模块二透镜的应用
【一、知识点】
1．照相机：
(1)成像原理：利用凸透镜成缩小倒立的实像制成的。

我们平时看到照相机成的像是正立的，是为了取影方便，经过相机内部器材把镜头第一次成的倒立的像变成了正立的。

生活中的单反相机照相机成像
(2)成像特点：
①物体离照相机镜头的距离(像距)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，物体在胶卷上所成的像越小，像的位置(底片到胶片的距离)越近，暗箱越短；
③照相机所成的像一定比实物小；
④像和物体在镜头(凸透镜)的两侧；
⑤物体在胶卷上所成的是倒立、缩小的像。

2．投影仪
(1)原理：利用凸透镜能成倒立、放大的实像制成的
生活中的投影仪投影仪成像
(2)成像特点：
①透明胶片到镜头的距离(物距)小于镜头到屏幕的距离(像距)；
②透明胶片离镜头越近时，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一定比透明胶片上的图案大；
④透明胶片和它的像在镜头的两侧；
⑤透明胶片在屏幕上所成的是倒立、放大的像。

3．放大镜
(1)放大镜其实是个凸透镜，将放大镜镜片放在物体上方适当的位置，透过放大镜我们可以看到一个正立的、放大的虚像
生活中的放大镜放大镜成像
(2)放大镜成像特点：
①被观察的物体被放大了；
②物体和通过放大镜所成的像在放大镜的同侧；
③放大镜离物体越近(即物距越小)，所成的像越小；
④如果放大镜与物体的距离大到一定程度，所成的虚像变消失了；
⑤物体通过放大镜所成的像是正立、放大的虚像。

【二、例题精讲】
【例7】★★
人的眼睛像一架照相机．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
考点：生活中的透镜．
解析：人的眼镜像一架照相机．物体射出的光经晶状体折射后成像于视网膜上，视网膜上成的像是倒立、缩小的实像．故ACD错误．
答案：B
【测试题】
小明用照相机为同学拍照，在底片上得到的是()
A．正立、缩小的虚像 B．正立、缩小的实像 C．倒立、缩小的虚像 D．倒立、缩小的实像
考点：生活中的透镜．
解析：当照相机照相时，应用了物体放在2倍焦距之外成倒立缩小实像的原理.
答案：D
【拓展题】
在①小孔成像；②平面镜成像；③放大镜成像；④照相机成像；⑤幻灯机成像中() A．成实像的是①②③B．成虚像的是②③④
C．属于反射成像的是②D．属于折射成像的是①③④
考点：生活中的透镜；光的反射；实像与虚像的区别；光的折射现象及其应用．
解析：①小孔成像是光沿直线传播的原理，所成的像是倒立的实像；
②平面镜成像是光的反射成像，所成的像是正立等大的虚像；
③放大镜成像是光的折射成像，所成的像是放大正立的虚像；
④照相机成像是光的折射成像，所成的像是缩小倒立的实像；
⑤幻灯机成像是光的折射成像，所成的像是放大倒立的实像.
答案：C
【拓展题】
如图，一塑料薄膜组成的顶棚下堆放着一堆干草，夏天雨后，阳光穿过薄膜上的积水，照射到干草上，则下列说法正确的是()
A．薄膜上的积水形成一个大的凸透镜，如果其焦点恰好在干草处，干草有可能燃烧B．透镜都是固体物质组成的，液体不能起凸透镜作用
C．起凸透镜作用的应是塑料薄膜
D．水和塑料薄膜共同起凸透镜作用
考点：生活中的透镜．
解答：薄膜上的积水中间厚，边缘薄，恰好形成了一个大的凸透镜，
而此时太阳光通过这个凸透镜发生折射，干草又在凸透镜的焦点处，
就很容易引起干草的燃烧．
答案：A．
【拓展题】
小明用一架焦距不变的照相机拍了张莆田市体育中心的照片如图1，他又拍了一张如图2，正确的操作是()
A．小明远离体育中心，并使镜头往里缩
B．小明远离体育中心，并使镜头往外伸
C．小明靠近体育中心，并增大光圈
D．小明靠近体育中心，并使镜头往外伸
考点：生活中的透镜．
解答：由图知，(2)的像是远景比(1)的像小，根据凸透镜成像的规律，成的像越小，此时的物距越大，像距越小．所以拍摄(2)时，小明远离体育中心，并使镜头往里缩．
答案：A．
【拓展题】
用照相机照了一个全身像后，若要再照一个半身像，则下列正确的做法是()
A．人离照相机远些，并将照相机的暗箱调长
B．人离照相机远些，并将照相机的暗箱调短
C．人离照相机近些，并将照相机的暗箱调短
D．人离照相机近些，并将照相机的暗箱调长
考点：生活中的透镜．
解答：用照相机给某人拍完全身像以后，改为半身像，人头变大，像变大，减小物距，同时增大像距．
所以要减小镜头与人之间的距离，增大镜头和底片之间的距离，即人离照相机近些，并将照相机的暗箱调长．
答案：D．
【拓展题】
小明的爷爷和爸爸都是老花眼，爷爷的老花眼更重一些，小明的妈妈则是近视眼，他们的三副眼镜都放在报纸上．如图，现在爸爸要看书，让小明把眼镜递给他，小明应该拿图_____ 中的那一副．图________是小明妈妈的眼
镜．
考点：生活中的透镜．
解答：(1)甲和乙都是成的正立、放大的虚像，与放大镜的成像情况相符，所以甲和乙是凸透镜．远视眼要带凸透镜来矫正，因此在甲和乙中选取一个．
由于报纸上的字在甲中成的像大于在乙中成的像，所以甲凸透镜的焦距小于乙凸透镜的焦距，乙眼镜的度数小于甲眼镜的度数，所以小明要给爸爸拿图乙中的那一副．
(2)小明的妈妈是近视眼，眼镜应是凹透镜，因此选择丙图中的眼镜．
答案：乙；丙．。