106-光的折射原理+透镜成像

光学【03】
主要内容：光的折射原理，透镜成像
知识点导读
1.光的折射定律
2.凹凸镜成像原理
3.凹凸镜应用
知识点分析
一、光的折射
问题：池水为什么看起来比实际浅？在装着水的杯子里放一根筷子看起来像被折断了呢？定义：光从一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化；这种现象叫光的折射现象。

理解：光的折射与光的反射一样都是发生在两种介质的交界处，只是反射光返回原介质中，而折射光则进入到另一种介质中，由于光在在两种不同的物质里传播速度不同，故在两种介质的交界处传播方向发生变化，这就是光的折射。

注意：在两种介质的交界处，既发生折射，同时也发生反射
2、光的折射定律：三线同面,法线居中,空气中角大,光路可逆
⑴折射光线，入射光线和法线在同一平面内。

⑵折射光线和入射光线分居与法线两侧。

⑶光从空气斜射入水或其他介质中时，折射角小于入射角，属于
近法线折射。

光从水中或其他介质斜射入空气中时，折射角大于入射角，属于远法线折射。

光从空气垂直射入（或其他介质射出），折射角=入射角= 0 度。

3、应用：从空气看水中的物体，或从水中看空气中的物体看到的是物体的虚像，看到的位置比实际位置高
☆池水看起来比实际的浅是因为光从水中斜射向空气中时发生折射，折射角大于入射角。

☆蓝天白云在湖中形成倒影，水中鱼儿在“云中”自由穿行。

这里我们看到的水中的白云是由光的反射而形成的虚像，看到的鱼儿是由是由光的折射而形成的虚像。

二、透镜
1、名词
透镜：透明物质制成（一般是玻璃），至少有一个表面是球面的一部分，且透镜厚度远比其球面半径小的多。

分类：凸透镜：边缘薄，中央厚
凹透镜：边缘厚，中央薄
主光轴：通过两个球面球心的直线。

光心：（O）即薄透镜的中心。

性质：通过光心的光线传播方向不改变。

焦点（F）：凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这个点叫焦点。

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。

焦距（f ）：焦点到凸透镜光心的距离。

2、透镜及对光线的作用
3、填表：
三、凸透镜成像规律及其应用
1、实验：实验时点燃蜡烛，使烛焰、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度，目的是：使烛焰的像成在光屏中央。

若在实验时，无论怎样移动光屏，在光屏都得不到像，可能得原因有：①蜡烛在焦点以内；②烛焰在焦点上③烛焰、凸透镜、光屏的中心不在同一高度；④蜡烛到凸透镜的距离稍大于焦距，成像在很远的地方，光具座的光屏无法移到该位置。

2、实验结论：（凸透镜成像规律） F 分虚实,2f 大小,实倒虚正, (一倍焦距分虚实，两倍焦距分大小，像移动方向与物体相同)
3、凸透镜成像规律 物距u 像距v 成像性质 物像位置 应用 u →∞ v=f 缩小为一极小亮点 异侧 测焦距 f u>2f 2f>v>f 倒立、缩小的实像 异侧 照相机
u=2f v=2f 倒立、等大的实像 异侧 实像大小的分界点 2f>u>f v>2f
倒立、放大的实像 异侧 投影仪、幻灯机 u=f v →∞ 不成像
/ 成像虚实的分界点 u<f
/
正立，放大的虚像
同侧
放大镜
名称 又名 眼镜 实物 形状 光学
符号
性质 凸透镜 会聚透镜 老花镜
对光线有会聚作用 凹透镜 发散透镜 近视镜 对光线有发散作用
F F F
F
通过上述表格，可总结出凸透镜成像的规律有（常用）：
（2）像距越大，成像也越大．（类似于小孔成像）
（3）成实像时物距u 与像距v
谁更大，则它对应的物（像）也大 （4）物像总沿同方向移动 ①成实像时（异侧）：u ↑，v
②成虚像时（同侧）：
u ，v
应用：放大镜（成更大的像）→适当远离报纸．
（5）物距u=f 时，为成像最大点．物体越靠近焦点，成像越大
（6）成实像时，物距u 与像距v 之和u ＋v ≥4f ．（当u=v=2f 时，取等号）
4、对规律的进一步认识：
⑴u ＝f 是成实像和虚像，正立像和倒立像，像物同侧和异侧的分界点。

⑵u ＝2f 是像放大和缩小的分界点
⑶当像距大于物距时成放大的实像（或虚像），当像距小于物距时成倒立缩小的实像。

⑷成实像时： ⑸成虚像时：
5、为了使幕上的像“正立”（朝上），幻灯片要倒着插。

6、照相机的镜头相当于一个凸透镜，暗箱中的胶片相当于光屏，我们调节调焦环，并非调焦距，而是调镜头到胶片的距离，物离镜头越远，胶片就应靠近镜头。

四、眼睛和眼镜
1、成像原理: 人的眼睛像一架神奇的照相机，晶状体相当于照相机的镜头（凸透镜），视网膜相当于照相机内的胶片。

从物体发出的光线经过晶状体等一个综合的凸透镜在视网膜上行成倒立，缩小的实像，分布在视网膜上的视神经细胞受到光的刺激，把这个信号传输给大脑，人就可以看到这个物体了。

2、 近视及远视的矫正:
近视眼：成像于视网膜之前，看不清远处的景物，用凹透镜矫正。

远视眼：成像于视网膜之后，看不清近处的景物，用凸透镜矫正。

物距减小 （增大） 像距增大 （减小） 像变大 （变小） 物距减小 （增大） 像距减小 （增大） 像变小 （变大）
五、显微镜和望远镜
1、显微镜:显微镜镜筒的两端各有一组透镜，每组透镜的作用都相当于一个凸透镜，靠近眼睛的凸透镜叫做目镜，靠近被观察物体的凸透镜叫做物镜。

来自被观察物体的光经过物镜后成一个放大的实像，道理就像投影仪的镜头成像一样；目镜的作用则像一个普通的放大镜，把这个像再放大一次。

经过这两次放大作用，我们就可以看到肉眼看不见的小物体了。

2、望远镜:由两组透镜组成的。

我们能不能看清一个物体，它对我们的眼睛所成“视角”的大小十分重要。

望远镜的物镜所成的像虽然比原来的物体小，但它离我们的眼睛很近，再加上目镜的放大作用，视角就可以变得很大。

望远镜能使远处的物体在近处成像。

伽利略望远镜：目镜为凹透镜，物镜为凸透镜。

开普勒望远镜：目镜物镜都是凸透镜，但是目镜的焦距较小（物镜焦距长，目镜焦距短）。

夯实基础
下列现象中，属于光的折射现象的是( )
A、.斜插入水中的筷子在水下的部分看起来向上弯折
B、人在河边看到岸边的树在水中的倒影
C、阳光下的树会出现影子
D、用放大镜看地图
在下列现象中，属于光的折射现象的是（）
A．在水中出现的岸边树木的倒影B．潜水艇中的潜望镜
C．汽车司机所用的观后镜D．从岸上看到池中水的深度比实际的浅一些
下列现象中，属于光折射现象的是（）
A．平静的河面能清楚地映出岸上的景物
B．晚上灯光下，墙壁上出现人影
C．筷子斜插入水，在水下的部分看起来向上弯折了
D．人们看到平面镜中自己的像
下列现象属于光的折射的是（）
A．通过潜望镜观察海面上的船只B．观察楼房在水中的倒影
C．从水中看岸上的物体比实际位置高D．在路灯下出现了人的影子
在湖边看平静湖水中的“鱼”和“云”，看到的是（）
A．“鱼”是光的反射形成的虚像，“云”是光的折射形成的虚像
B．“鱼”是光的折射形成的虚像，“云”是光的反射形成的虚像
C．“鱼”和“云”都是光的反射形成的虚像
D．“鱼”和“云”都是光的折射形成的虚像
在海上或沙漠上，有时会看到高楼大厦，热闹市场，实际大海、沙漠上并没有这些楼市，这种现象叫“海市蜃楼”，出现“海市蜃楼”的原因是（）
A．光在海面上反射的缘故B．光在云层上反射的缘故
C．光沿直线传播的缘故D．光在不均匀的大气层中折射的缘故
上题中，光射到水面上会发生反射和折射现象，随着水面的升高，反射光线与折射光线的夹角将（）
A．越来越大B．越来越小C．不变D．无法确定
“猴子捞月”的寓言故事说，猴子看到井中有个月亮，以为月亮掉进井水中了，以下说法中正确的是（）
A．水中出现月亮属于光的反射现象B．水中出现月亮属于光的折射现象
C．水中的月亮到水面的距离比天上的月亮到水面的距离近
D．水中的月亮比天上的月亮小
南宋著名诗人辛弃疾的诗句“溪边照影行，天在清溪底。

天上有行云，人在云里行。

”中所描写的“天在清溪底”和“人在云里行”两种情景，是光的（）
A．反射现象B．折射现象C．反射现象和折射现象D．折射现象和反射现象
将电视机遥控器对准墙壁按一下开关，有时也可以将关闭的电视机打开。

产生这种现象的原因是（）
A．可见光不遵从光的反射定律B．不可见光的折射现象
C．不可见光的反射现象D．凸透镜对光的会聚作用
光从空气射入水中，当入射角变化时，则（）
A、反射角和折射角都发生变化
B、反射角和折射角都不变
C、反射角发生变化，折射角不变
D、折射角变化，反射角始终不变
秋高气爽的夜里，当我们仰望天空时会觉得星光闪烁不定，这主要是因为：（）A．星星在运动
B．地球在绕太阳公转
C．地球在自转
D．大气的密度分布不稳定，星光经过大气层后，折射光的方向随大气密度变化而变化
下列现象中，不属于光的折射现象的是（）
A．斜射入水中的筷子，从水面上看，水下部分向上弯折了
B．奇妙的“海市蜃楼”景观
C．在太阳光照射下树木出现了影子
D ．盛了水的碗，看上去好像变浅了
当光从空气斜射入玻璃时，如果改变入射角，使入射角减小，则：（ ） A ．反射角减小，折射角不变； B ．反射角减小，折射角减小； C ．反射角不变，折射角减小；
D ．反射光线与折射光线间的夹角减小
如图所示的四个光路能正确表示光线由玻璃射入空气的是（ ）
某同学在水池边看到水里“鱼在云中游”则他看到的“鱼”和“云”（_______） A.都是光的反射现象形成的 B.都是光的折射现象形成的
C. “鱼”是光的反射现象形成的，“云”是光的折射现象形成的
D. “鱼”是光的折射现象形成的，“云”是光的反射现象形成的
光由空气斜射向水面上时发生反射和折射现象,下图中正确的光路图是（ ）
在碗底放一枚硬币，把碗移到眼睛刚好看不到硬币的地方，如图。

保持眼睛和碗的位置不变，请一位同学向碗里加水，将观察到________，产生这种现象的原因是______________。

空气
水
空气
水
空气
水
空气
水
A B
C
D
一束光线从空气斜射到水面上O 的点，同时发生反射和折射，如图
所示。

则入射光线是____，入射角是____；反射光线是_____,反射
角是_____；折射光线是____；折射角是______。

当光由一种介质斜射向另一种介质发生折射时，折射光线跟入射光
线和_____在同一平面内,折射光线和入射光线分居于
____________．在光的折射现象中,当入射角逐渐减小时,折射角
________；当入射角减小到零度时，折射角_______．
渔民在叉鱼时，真实的鱼是在渔夫看到的鱼的_______ （实、虚）像的_______（上部、下部），这是因为，鱼反射的光从_______射到_______中发生了_______现象的缘故。

渔夫看到鱼时，鱼也看到渔夫，这是因为在光的_______现象中光路是_______。

如图所示，有一束光线从空气射入某种透明介质，在分界面处发生反射和折射。

则_______ 是
入射光线，__________是反射光线，__________ 是折射光线。

如图所示，是光由玻璃射入空气时发生折射的不完整的光路图，在图中，入射光线是_______，
折射光线是_______，折射角是_______，入射角为________，______是玻璃。

古诗词中有许多描述光学现象的诗句，如“潭清疑水浅”说的就是光的___________现象；“池水映明月”说的就是光的_________现象
把一根筷子插入水中，如图所示。

筷子在水里的部分，从水面上斜着看起来向上折了；这是
因为光的______的缘故。

将一块厚玻璃放在一只铅笔上，斜着看上去铅笔似乎折成了三段，
这种“一笔三折”，也是因为光的______的缘故。

如图所示，只给出了光线的折射光线，请画出并注明入射光线的大致方向
1
A B
O
C
23
4
5
6
光从一种介质________另一种介质时，传播方向发生偏折，这种现象叫做光的折射。

光从空气斜射入水或其他介质时，折射角________入射角；当光从水或其他介质斜射入空气时，折射角________入射角；当光线垂直射向介质表面时，传播方向________。

渔民在叉鱼时，真实的鱼是在渔夫看到的鱼的________像，这是因为，鱼反射的光从________射到________中发生了________现象的缘故。

渔夫看到鱼时，鱼也看到渔夫，这是因为在光的________现象中光路是________。

早晨看到太阳从地平线刚刚升起时，实际上它还处在地平线的下方，这种现象是由于_____________造成的。

一束光射向一块玻璃砖。

画出这束光进入玻璃和离开玻璃后的径迹
如图ABC为一玻璃三棱镜，一束细光线射向AB面，经棱镜折射从AC面射出。

画出光线从进入到射出整个过程的大致位置和方向
在一个干枯的井底正中央P点趴着一只青蛙，它能看到的视野范围如图（a）所示，天降大雨时井中全部灌满水如图(b)所示，若青蛙仍在P点，它的视野将发生变化。

请在图中利用光路图确定青蛙视野变化的大致范围，并用阴影线表示出来。