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多彩的光——透鏡及其應用
一、透鏡
1、透鏡
（1）透鏡：透明物質制成（一般是玻璃），至少有一個表面是球面的一部分，對光起折射作用的光學元件。
（2）透鏡的類型
①凸透鏡：邊緣薄，中央厚。（圖甲）
②凹透鏡：邊緣厚，中央薄。（圖乙）
（3）主光軸和光心
①主光軸
通過透鏡的兩個球面球心的直線叫主光軸。
②光心
主光軸上有個特殊的點，通過它的光傳播方向不變。（透鏡中心可認為是光心）
2、透鏡對光的作用
（1）凸透鏡：對光有會聚作用。
（2）凹透鏡：對光有發散作用。
　　　　　　　　　　　
（3）辨析
①會聚不一定相交。因為會聚是相對于不發生折射時的光線來說的。
②發散不一定不想交。因為發散是相對于不發生折射時的光線來說的。
③光線經過透鏡后總是向較厚的一端偏折。
3、焦點和焦距
（1）焦點：凸透鏡能使跟主軸平行的光線會聚在主光軸上的一點，這點叫透鏡的焦點，用“F”表示。
（2）虛焦點：跟主光軸平行的光線經凹透鏡后變得發散，發散光線的反向延長線相交在主光軸上一點，這一點不是實際光線的會聚點，所以叫虛焦點。
（3）焦距：焦點到光心的距離叫焦距，用“”表示。f越小表示偏折光線的能力越強。
4、三條特殊光線
凸透鏡 通過光心的光線經凸透鏡后傳播方向不變 通過凸透鏡焦點的光線經凸透鏡折射后平行于主光軸 跟主光軸平行的光線經凸透鏡折射后過焦點
凹透鏡 通過光心的光線經凹透鏡后傳播方向不變 射向凹透鏡的光線如果其延長線通過虛焦點，則經凹透鏡折射后平行于主光軸 跟主光軸平行的光線經凹透鏡折射后，折射光線的反向延長線過焦點
二、凸透鏡成像規律
1、探究凸透鏡成像規律實驗
（1）實驗器材
帶刻度的光具座、蠟燭（或F光源）、凸透鏡、光屏
（2）實驗步驟
①將蠟燭、凸透鏡、光屏一次放在光具座上，調整三者的位置關系，使燭焰的中心，凸透鏡光心，光屏的中心在同一高度；
②將蠟燭放在兩倍焦距以外的位置，移動光屏直到光屏上呈現明亮清晰的蠟燭的像，觀察蠟燭像的正倒和大小，并記錄此時物距u和像距v；
③將蠟燭逐漸靠近凸透鏡，重復步驟②，并記錄當物距等于兩倍焦距、物距在一倍焦距和兩倍焦距之間、物距等于一倍焦距、物距小于一倍焦距時的數據；
④當物距等于一倍焦距時，光屏上不成像，此時撤去光屏，眼睛直接透過光屏觀察；
⑤當物距小于一倍焦距時，光屏上不成像，此時撤去光屏，眼睛直接透過光屏觀察。
（3）實驗數據
物距u 像距v 像的性質 像與物的分布 應用
大小 正倒 虛實
縮小 倒立 實像 異側 照相機
等大 倒立 實像 異側 側焦距
放大 倒立 實像 異側 幻燈機/投影儀
不成像 探照燈/平行光
放大 正立 虛像 同側 放大鏡
（4）規律總結
①一倍焦距分虛實，兩倍焦距分大小。
②像距越大像越大。
③像與物的移動方向始終相同。
（5）注意事項
①當蠟燭逐漸變短，蠟燭的像會上移。
②用手將凸透鏡遮住一半，光屏上的像仍是完整的，但是會變暗（因為到達光屏的光線減少），光屏上不會呈現手指的像（手指與透鏡的距離小于一倍焦距）。
2、凸透鏡成像光路圖
成倒立縮小實像時，物距，像距如下圖所示：
2、成倒立放大實像時，物距，像距如下圖所示：
3、成正立放大虛像時，物距如下圖所示：
三、透鏡的應用
1、眼睛的視物原理
（1）眼睛的構造：晶狀體、瞳孔、視網膜、視神經、玻璃體等部分構成。
（2）視物原理：晶狀體相當于凸透鏡，視網膜相當于光屏，來自物體的光線，通過瞳孔，經過晶狀體成像在視網膜上，再經過神經系統傳到大腦，經過大腦處理，我們就看到了物體。
（3）正常眼睛：正常人的眼睛具有很強的自我調節本領，可以使遠處的物體和近處的物體都成像在視網膜上。
（4）拓展
1、從圖中可以看出，一只眼的觀察范圍大約是150°，而兩只眼的觀察范圍就接近180°。人的兩眼觀察范圍有很大一部分是相互重疊的。人只有同時使用兩只眼睛，才能準確地判斷物體的前后距離。
2、近視眼遠視眼及其矯正
（1）近視眼：只能看清近處的物體，而看不清遠處的物體，這樣的眼睛被稱為近視眼。如圖（a）所示。
（2）遠視眼：有些人的眼睛，它將物體成像在視網膜后，這樣的眼睛稱為遠視眼。如圖（b）所示。
（3）近視眼的矯正：
在近視眼模型前加一個焦距合適的凹凸鏡，能改善物體在“視網膜”上的成像情況，如圖所示：
（4）遠視眼的矯正：
在遠視眼模型前加一個焦距合適的凸透鏡，能改善物體在“視網膜上的成像情況。”如圖所示：
（5）拓展
①焦度：透鏡的焦距越短，折光本領越大，透鏡焦距的倒數叫透鏡焦度。用φ表示即：
②焦距以米為單位時，焦度的單位是屈光度。眼鏡度數是屈光度數乘以100。如焦距為1/5m的凸透鏡，焦度為5屈光度，用它做成的遠視鏡片為+500度。
③度數：遠視鏡的度數為正數，近視眼的度數為負數。
3、放大鏡
（1）成像原理：放大鏡（凸透鏡）成正立、放大的虛像。
（2）成像規律：
①像與物體位于凸透鏡的同側；
②放大鏡離被觀察的物體越近，所成的像越小；放大鏡離物體越遠，所成的像越大；
③如果放大鏡與物體的距離大到一定程度，所成的放大的虛像便消失了。
4、照相機：
（1）照相機原理：來自物體的光經過照相機鏡頭后會聚在膠卷上，形成被照物體的像。膠卷上涂著一層對光敏感的物質，它在曝光后發生化學變化，物體的像就被記錄在膠卷上，經過顯影、定影后成為底片，再用底片洗印就可以得到相片。
（2）類型：膠片相機、數碼相機。數碼相機仍離不開透鏡，主要改變在于將感光片換成電子感光器材，代替了膠片相機的膠卷。
（3）成像特點：
①照相機成縮小、倒立的實像；
②像距小于物距；
③像與物體位于凸透鏡的兩側。
5、顯微鏡
（1）目鏡和物距都是凸透鏡。如圖所示
（2）成像原理：來自被觀察物體的光經物鏡后，在目鏡的焦點以內成倒立、放大的實像，這一實像又經目鏡成正立、放大的虛像。兩次放大，放大倍數等于兩次放大倍數之積。。
6、望遠鏡：
（1）圖中望遠鏡的基本元件是透鏡和三棱鏡：
（2）望遠鏡的作用是看清遠處的物體，望遠鏡的物鏡成的像是倒立縮小的，但是像離我們的眼睛更近了，經過目鏡的放大，我們觀察像的視角變大，這樣就能觀察的清楚了。
（3）望遠鏡的物鏡的直徑越大，來自遠處的物體的光射到物鏡上的就越多，經物鏡會聚后所成的像就越亮。這對與觀察天空中的暗星非常重要。

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