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第五章 透鏡及其應用
1. 透鏡：照相機、投影儀、顯微鏡等光學儀器都是利用透鏡工作的。一般透鏡的兩個表面中至少有一個表面是____________的一部分。如果透鏡的厚度遠小于球面的半徑，這種透鏡就叫做薄透鏡。（中學階段研究的透鏡均為薄透鏡）
注意：面鏡利用光的反射成像，透鏡利用光的折射成像。
球面
知識點1 透鏡
2. 透鏡的分類：
類別 凸透鏡 凹透鏡
定義 中間_______、邊緣_______的透鏡 中間________、邊緣_______的透鏡
圖示
應用 遠視眼鏡的鏡片、放大鏡等 近視眼鏡的鏡片
厚
薄
薄
厚
3. 透鏡的主光軸和光心：通過兩個球面球心的直線叫做____________。主光軸上有個特殊的點，通過這個點的光傳播方向不變，這個點叫做透鏡的____________。
薄透鏡的光心可以認為就在透鏡的中心
主光軸
光心
4. 透鏡對光的作用：
類別 對光的作用
凸透鏡
（會聚透鏡）
凸透鏡對光有__________作用
凹透鏡
（發散透鏡）
凹透鏡對光有_________作用
會聚
發散
注意：透鏡對光的作用都是使折射光向透鏡較厚的一側偏折。
5. 理解“會聚作用”和“發散作用”：
類別 會聚作用 發散作用
圖示
理解 折射光線相比原來的入射光線更加_________主光軸，光束變窄（折射光線不一定會聚于一點） 折射光線相比原來的入射光線更加__________主光軸，光束變寬（折射光線可以相交于一點）
靠近
遠離
6. 焦點和焦距：
（1）凸透鏡能使跟主光軸_________的光會聚在主光軸上的一點，這個點叫做凸透鏡的______________。焦點到凸透鏡____________的距離叫做________________。凸透鏡兩側各有一個焦點，兩側的兩個焦距相等。
凸透鏡的焦點和焦距 凹透鏡的虛焦點和焦距
平行
焦點（F）
光心
焦距（f）
（2）凹透鏡能使跟主光軸平行的光發散，這些發散的折射光線的反向延長線相交于主光軸上的一點，這個點叫做凹透鏡的____________。
注意：焦距標志著透鏡對光的折射本領。凸透鏡表面的凸起程度決定了它的焦距大小。下圖中，甲凸透鏡表面更凸，焦距更小，它對光的會聚作用更強。
虛焦點
7. 測量凸透鏡的焦距：太陽離我們非常遠，射到地面的陽光可以看作___________。讓凸透鏡__________著太陽光，再把一張紙放在它的另一側，調整紙與凸透鏡之間的距離，直到紙上出現一個最______、最_______的光斑，用____________測量出此時凸透鏡的光心到紙的距離，這個距離就是該凸透鏡的焦距。
利用太陽光粗略地測量凸透鏡的焦距
平行光
正對
小
亮
刻度尺
8. 透鏡的三條特殊光線：
類別 過光心的入射光線 平行于主光軸的入射光線 過焦點或延長線過
虛焦點的入射光線
凸透鏡 傳播方向不變 折射光線過焦點 折射光線平行于主光軸
凹透鏡 傳播方向不變 折射光線的反向
延長線過虛焦點 折射光線平行于主光軸
1. 照相機：照相機的鏡頭由一組透鏡組成，它們組合在一起相當于一個____________。來自物體上每一點的光經過膠片照相機的鏡頭后都在膠片上會聚成一點，所有會聚的點就形成了被照物體的像。照相時，物體離照相機鏡頭比較_______，像是__________、____________的。
注意：現在的相機利用光學或電子
技術，把倒立的像轉變成正立的，
便于觀察。
凸透鏡
知識點2 生活中的透鏡
遠
縮小
倒立
2. 投影儀：投影儀的鏡頭是一個____________，來自投影片（物體）的光，通過凸透鏡后會聚在天花板上，形成圖案的像。物體離投影儀鏡頭比較______，像是__________、____________的。
投影儀成像
凸透鏡
近
放大
倒立
3. 放大鏡：常用的放大鏡也是一個____________。把放大鏡放在______________________，適當調整距離，我們就能看清物體的細微之處。這時我們看到的像是____________、____________的。
凸透鏡
物體跟眼睛之間
放大
正立
4. 實像和虛像：（位置和圖示均以凸透鏡的成像為例）
類別 實像 虛像
成因 來自物體的光_________而成 光____________，人眼逆著出射光的方向，感到光是從虛像的位置發出的
特點 ________用光屏承接 ____________用光屏承接
位置 它和物體分別位于凸透鏡的____________ 它和物體位于凸透鏡的_________
會聚
沒有會聚
能
不能
兩側
同側
圖示
實例 小孔成像、照相機或投影儀成像等 平面鏡成像、放大鏡成像等
共同點 它們都能用眼睛觀察到
1. 探究凸透鏡成像的規律：
知識點3 凸透鏡成像的規律
實驗裝置
發光物體到凸透鏡光心的距離稱為____________，像到凸透鏡光心的距離稱為____________，凸透鏡成像的虛實、大小、正倒與____________有關系
物距u
像距v
物距
實驗過程 （1）用發光二極管作為發光物體，一塊白色硬紙板作為光屏，調節發光物體、凸透鏡、光屏，使它們的______________________
（2）把發光物體放在較遠處，移動光屏，使光屏上呈現清晰的實像，觀察實像的_________和__________，測出________和__________
（3）調整發光物體與凸透鏡之間的距離并調整光屏的位置，重復以上操作
（4）當在光屏上看不到發光物體的像時，可以撤去光屏，從光屏一側向透鏡方向看去，觀察發光物體的像
（5）將實驗數據和觀察結果填入表格中
中心高度相同
大小
正倒
物距
像距
注意：（1）本實驗中光屏上能承接到的像都是倒立的實像。（2）如果不透明物體擋住凸透鏡的一部分，它成的像依然是完整的，只是亮度會變暗。
2. 凸透鏡成像的規律：
物距u與焦距f的關系 像的性質 像距v與焦距f的關系 應用
____________ 倒立、縮小的_____像 ____________ 照相機
u＝2f 倒立、等大的______像 v＝2f 測焦距
____________ 倒立、放大的______像 ____________ 投影儀
u＝f 不成像 — 獲取平
行光
uu>2f
實
f實
f實
v>2f
虛
注意：（1）1倍焦距分虛實，2倍焦距分大小。（2）正立虛像在同側，倒立實像在異側。
3. 凸透鏡成像的光路分析：
物距u與焦距f的關系 光路圖（f=10 cm）
u>2f
照相機的成像原理
u＝2f
根據u=2f可求凸透鏡的焦距
物距u與焦距f的關系 光路圖（f=10 cm）
f投影儀的成像原理
u＝f
物距u與焦距f的關系 光路圖（f=10 cm）
u放大鏡的成像原理
注意：u>f，成實像，物近像遠像變大；u1. 眼睛：眼球好像一架照相機，晶狀體和角膜的共同作用相當于一個____________，把來自物體的光會聚在____________上，形成物體的像。
眼球的主要結構
凸透鏡
知識點4 眼睛和眼鏡
視網膜
2. 正常眼睛的調節：眼睛通過睫狀體改變_____________________來看清遠處和近處的物體。
（1）當睫狀體放松時，晶狀體比較________，對光的偏折能力比較________，遠處物體射來的光剛好會聚在視網膜上，眼睛可以看清____________的物體。
晶狀體的形狀
薄
小
遠處
（2）當睫狀體收縮時，晶狀體變________，對光的偏折能力變_________，近處物體射來的光會聚在視網膜上，眼睛就可以看清__________的物體。
3. 遠點、近點和明視距離：眼睛的調節是有限度的，依靠眼睛調節所能看清的最遠和最近的兩個極限點分別叫做___________
和___________。正常眼睛的遠點在____________，近點在__________________處。正常眼睛觀察近處物體時，最清晰而又不疲勞的距離________________，這個距離叫做________________。
厚
大
近處
遠點
近點
無限遠處
大約10 cm
大約是25 cm
明視距離
4. 眼睛與照相機的比較：
類別 眼睛 照相機
凸透鏡 晶狀體和角膜 鏡頭
光屏 視網膜 膠片
成像 特點____________、__________的__________像
調節作用 當物距改變時，通過改變晶狀體的形狀來____________，使視網膜上成清晰的像 當物距改變時，通過改變鏡頭與膠片之間的距離來____________，使膠片上成清晰的像
倒立
縮小
實
改變焦距
改變像距
5. 近視眼及其矯正：
特點 只能看清_________的物體，看不清遠處的物體
原因 晶狀體太________，折光能力太_________，或者眼球在前后方向上太長，成像于________________
矯正 利用____________能使光_________的特點，在眼睛前面放一個合適的凹透鏡，就能使來自____________物體的光會聚在視網膜上
圖示
近處
厚
強
視網膜前
凹透鏡
發散
遠處
6. 遠視眼及其矯正：
特點 只能看清_______的物體，看不清近處的物體
原因 晶狀體太______，折光能力太__________，或者眼球在前后方向上太短，成像于_________________
矯正 利用____________能使光____________的特點，在眼睛前面放一個合適的凸透鏡，就能使來自__________物體的光會聚在視網膜上
圖示
遠處
薄
弱
視網膜后
凸透鏡
會聚
近處
短
大
正數
負數
知識點5 跨學科實踐：制作望遠鏡
項目提出 根據透鏡成像的知識，制作一個望遠鏡，獲得新的發現
項目分析 要制作望遠鏡，需要完成以下任務：
(1)了解望遠鏡的基本原理
(2)設計合理的方案，選用合適的器材，制作一個望遠鏡觀察遠處的物體并進行調試
項目實施 1. 了解望遠鏡的基本原理：
（1）結構：圖甲中的望遠鏡由兩組透鏡組成，每組透鏡相當于一個____________。靠近被觀察物體的凸透鏡，焦距比較長，叫做____________；靠近眼睛的凸透鏡，焦距比較短，叫做____________
凸透鏡
物鏡
目鏡
項目實施 （2）成像原理（如圖乙）：
①物體位于物鏡的2倍焦距之外，物鏡相當于____________的鏡頭，使遠處的物體成____________、_________的____________像
②物鏡所成的實像位于目鏡的1倍焦距附近，目鏡相當于____________，使物鏡所成的實像成__________、__________的_________像
③相對于物體，該望遠鏡最終成________________________
照相機
倒立
縮小
實
放大鏡
正立
放大
虛
倒立、縮小的虛像
項目實施 (3)視角：
①視角的大小與________________________有關。物體到眼睛的距離一定時，看大的物體視角大，看小物體的視角小
②視角的大小與__________________________有關。物體本身的大小一定時，看近處的物體視角大，看遠處的物體視角小
物體本身的大小
物體到眼睛的距離
項目實施 2. 設計簡易望遠鏡：
（1）確定望遠鏡的放大倍率：采用單片的凸透鏡作為目鏡和物鏡，為了讓成像質量好一些，其放大倍率不宜過大，取放大倍率為____________倍即可（圖甲中的望遠鏡的放大倍率為物鏡的焦距與目鏡的焦距之比）
（2）選擇物鏡和目鏡：根據放大倍率的要求，應選擇焦距較________、直徑較_________的凸透鏡作為物鏡，選擇焦距較_________、直徑較_________的凸透鏡作為目鏡。物鏡的直徑要比目鏡的直徑__________一些
2~3
長
大
短
小
大
項目實施 （3）設計鏡筒：鏡筒可以設計成兩段，讓物鏡的鏡筒較目鏡的鏡筒_________一些，這樣套在一起，便于在使用時調節。觀察最遠處的物體時，兩塊凸透鏡間的距離約等于兩塊凸透鏡的焦距之和；觀察較近處的物體時，兩塊凸透鏡間的距離要稍大一些
自制望遠鏡的結構
粗
項目實施 3. 制作及調試望遠鏡：
①制作：根據凸透鏡的_________、__________等數據，以及對鏡筒__________的要求，可以利用現成的圓筒狀物品，也可以通過截取適當尺寸的長方形紙板，并把它卷起來制成鏡筒
②試用與調整：把目鏡鏡筒插入物鏡鏡筒內。在觀察時要通過對________________的調節，改變物鏡與目鏡間的距離，直到在望遠鏡中觀察到遠處物體____________為止
焦距
直徑
長度
鏡筒長度
清晰的像
展示交流 (1)向其他同學展示你的成果，介紹你的制作方案
(2)制作過程中發現了哪些問題？如何改進？（例如：當自制的望遠鏡使用了兩塊凸透鏡時，觀察到的遠處物體的像是倒立的，可通過“物鏡使用凸透鏡、目鏡使用凹透鏡”的方法使該像變為正立的）

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