資源簡介

1.透鏡
【基礎知識清單】
1．透鏡分為 和 兩類。
2．凸透鏡對光線有 作用，凹透鏡對光線有 作用。
【知識深層理解】
一、透鏡
透鏡的分類：透鏡分為凸透鏡和凹透鏡兩類，是用玻璃等透明物質制作的光學元件。
二、凸透鏡
1．概念：中間厚邊緣薄的透鏡叫做凸透鏡，如圖6-1-1所示。
(
主軸
光心
O
)
(
圖6
-
1
-
2
) (
圖6
-
1
-
1
)
2．關于凸透鏡的幾個概念：
（1）主軸：凸透鏡的兩個表面都是球面的一部分，通過兩個球面球心的直線叫做透鏡的主軸，用點畫線表示，如圖6-1-2所示。
（2）光心：凸透鏡的中心叫做凸透鏡的光心，用“O”表示,如圖6-1-2所示。
3．凸透鏡的特點：
（1）凸透鏡對光線有會聚作用: 如圖6-1-3所示，讓一束平行于主軸的平行光線正對凸透鏡入射，發現平行光線經凸透鏡折射后會聚于主軸上的一點，這說明凸透鏡對光線有會聚作用，這個點叫做凸透鏡的焦點，用“F”表示，凸透鏡有兩個焦點，左右各一個，焦點到光心的距離叫做凸透鏡的焦距，用“f”表示。
(
物 理
自 學
高 速 路
O
F
F
f
圖
6-1-3
圖
6-1-4
f
太陽光
圖
6-1-5
)
（2）凸透鏡對物體具有放大作用:（該特點在《探究凸透鏡的成像規律》中講解），老花鏡就是用凸透鏡制作的,所以具有放大作用，如圖6-1-4所示。
4．凸透鏡焦點的虛實：凸透鏡的焦點是實際光線的會聚點，所以凸透鏡的焦點是實焦點。
5．凸透鏡焦距的測量：如圖6-1-5所示，把凸透鏡正對太陽光（太陽光是平行光），在凸透鏡的下方放一張白紙，上下移動凸透鏡，當在白紙上出現最小、最亮的光斑時，用刻度尺測出光斑與凸透鏡光心的距離，該距離即為凸透鏡的焦距。
6．凸透鏡的焦距與凸透鏡薄厚的關系：如圖6-1-6所示，在其他條件相同的情況下，凸透鏡越薄，對光線的偏折能力越弱，焦距越大；凸透鏡越厚，對光線的偏折能力越強，焦距越小。
(
O
F
F
f
O
F
F
f
圖
6
-
1
-
6
)
三、凹透鏡
1．概念：中間薄邊緣厚的透鏡叫做凹透鏡，如圖6-1-7所示。
(
主軸
光心
O
圖6
-
1
-
7
圖6
-
1
-
8
)
2．關于凹透鏡的幾個概念：
（1）主軸：凹透鏡的兩個表面都是球面的一部分，通過兩個球面球心的直線叫做透鏡的主軸，如圖6-1-8所示。
（2）光心：凹透鏡的中心叫做凹透鏡的光心，用“O”表示，如圖6-1-8所示。
3．凹透鏡的特點：
(
F
F
物 理
自 學
高 速 路
圖6
-
1
-
9
圖6
-
1
-
10
)（1）凹透鏡對光線有發散作用：如圖6-1-9所示，用一束平行于主軸的平行光線正對凹透鏡入射，發現光線經過凹透鏡折射后變得發散，這說明凹透鏡對光線有發散作用，但折射光線的反向延長線會交于主軸上一點，這個點叫做凹透鏡的焦點，用“F”表示，凹透鏡有兩個焦點，左右各一個，焦點到光心的距離叫做凹透鏡的焦距，用“f”表示。
（2）凹透鏡對物體具有縮小作用：凹透鏡對物體具有縮小作用，我們的近視鏡就是用凹透鏡制作的，如圖6-1-10所示。
4．凹透鏡焦點的虛實：凹透鏡的焦點不是實際光線的會聚點，是折射光線反向延長線的交點，所以凹透鏡的焦點是虛焦點。
四、為什么凸透鏡對光線有會聚作用，凹透鏡對光線有發散作用
在《光的折射》中探究過光線通過三棱鏡的光路圖的特點：光線通過三棱鏡折射后向底面偏折，如圖6-1-11所示。對于凸透鏡，我們可以看作由兩個底邊相對的三棱鏡組成，光線通過三棱鏡后向中間偏折，從而起到會聚作用，如圖6-1-12所示。對于凹透鏡，我們可以看作由兩個尖端相對的三棱鏡組成，光線通過三棱鏡后向外偏折，從而起到發散作用，如圖6-1-13所示。
(
F
F
凸透鏡會聚原理
凹透鏡發散原理
物 理 自 學 高 速 路
三棱鏡
圖6-1-11
圖6-1-12
圖6-1-13
)
五、凸透鏡的三條特殊光線
(
O
F
F
圖6
-
1
-
14
)1．平行于主軸的光線經凸透鏡折射后過另一側焦點：
如圖6-1-14所示，根據凸透鏡焦點的概念，平行于主軸的光線經過凸透鏡后都會聚到焦點，所以每一條平行于主軸的光線經凸透鏡折射后必過另一側焦點。
共有4種情況，如圖6-1-15所示：
1 (
F
O
F
) 2 (
F
O
F
)
3 (
F
O
F
) 4 (
F
O
F
)
圖6-1-15
2．過焦點的光線經凸透鏡折射后平行于主軸：
(
F
O
F
F
O
F
圖
6-1-16
)
如圖6-1-16所示，根據折射光路的可逆性可知，過焦點的光線經凸透鏡折射后平行于主軸。共有4種情況，如圖6-1-17所示：
1 (
F
O
F
) 2 (
F
O
F
)
3 (
F
O
F
) 4 (
F
O
F
)
圖6-1-17
3．過光心的光線過凸透鏡后傳播方向不變：
由于凸透鏡的對稱性，過光心的光線過凸透鏡后傳播方向不變。共有4種情況，如圖6-1-18所示：
1 (
F
O
F
) 2 (
F
O
F
)
3 (
F
O
F
) 4 (
F
O
F
)
圖6-1-18
六、凹透鏡的三條特殊光線
(
F
F
圖6
-
1
-
19
O
)1．平行于主軸的光線經凹透鏡折射后反向延長線過焦點：
如圖6-1-19所示，根據凹透鏡焦點的概念，平行于主軸的光線經凹透鏡折射后反向延長線過焦點，所以每一條平行于主軸的光線經凹透鏡折射后反向延長線必過焦點。共有4種情況，如圖6-1-20所示：
1 (
F
O
F
) 2 (
F
O
F
)
3 (
F
O
F
) 4 (
F
O
F
)
圖6-1-20
2．指向另一側焦點的光線，經過凹透鏡折射后平行于主軸：
(
F
O
F
F
O
F
圖6-1-21
)
如圖6-1-21所示，根據折射光路的可逆性可知，指向另一側焦點的光線，經過凹透鏡折射后平行于主軸。共有4種情況，如圖6-1-22所示：
1 (
F
O
F
) 2 (
F
O
F
)
3 (
F
O
F
) 4 (
F
O
F
)
圖6-1-22
3．過光心的光線過凹透鏡后傳播方向不變：
由于凹透鏡的對稱性，過光心的光線過凹透鏡后傳播方向不變
。共有4種情況，如圖6-1-23所示：
1 (
F
O
F
) 2 (
F
O
F
)
3 (
F
O
F
) 4 (
F
O
F
)
圖6-1-23
七、凸透鏡與凹透鏡的判斷
【例題1】如圖6-1-24所示，根據光線的偏折情況在方框內填上適當的透鏡。
(
甲
) (
乙
) (
丙
) (
丁
)
圖6-1-24
解析：凸透鏡和凹透鏡的判斷主要是根據透鏡所起的作用：凸透鏡對光線有會聚作用，凹透鏡對光線有發散作用。具體方法是：比較經過透鏡前后的光線，如果起到了會聚作用，則是凸透鏡；如果起到發散作用，則是凹透鏡。
對于甲圖：經過比較發現，經過透鏡后光線向中間靠攏，說明該透鏡起到的是會聚作用，所以應該是凸透鏡，如圖6-1-25甲所示。
對于圖乙：經過比較發現，經過透鏡后光線向外擴張，說明該透鏡起到的是發散作用，所以應該是凹透鏡，如圖6-1-25乙所示。
對于圖丙：經過比較發現，經過透鏡后兩條光線向中間靠攏，說明該透鏡起到的是會聚作用，所以應該是凸透鏡，如圖6-1-25丙所示。
(
甲
) (
乙
) (
丙
) (
丁
)
圖6-1-25
對于圖丁：經過比較發現，經過透鏡后光線向外擴張，說明該透鏡起到的是發散作用，所以應該是凹透鏡，如圖6-1-25丁所示。
【常見錯誤做法】過透鏡后光線相交的填凸透鏡，不相交的填凹透鏡。
【總結】
（1）根據透鏡所起的作用判斷透鏡的類型：凸透鏡對光線有會聚作用，凹透鏡對光線有發散作用。
（2）具體方法是：比較經過透鏡前后的光線，如果光線向中間靠攏，則起到了會聚作用，應該是凸透鏡；如果向外擴張，則起到發散作用，應該是凹透鏡。
【哲理故事】
鑿壁偷光
匡衡勤奮好學，但家中沒有蠟燭。鄰家有蠟燭，但光亮照不到他家，匡衡就在墻壁上鑿了洞引來鄰家的光亮，讓光亮照在書上讀書?？h里有個大戶人家叫文不識，家中富有，有很多書?？锖饩偷剿胰プ龉凸?，但不要報酬。主人感到很奇怪，問他為什么這樣，他說：“我想讀遍主人家的書?！敝魅寺犃耍顬楦袊@，就借給匡衡書（用書資助匡衡），并不要報酬。于是匡衡成了一代大學問家。

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