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第5節 透鏡和視覺
考點一、透鏡
（一）兩種透鏡：中間厚邊緣薄的透鏡叫凸透鏡。中間薄、邊緣厚的透鏡叫凹透鏡。
（二）關于透鏡的幾個科學術語
名稱 概念 圖示
主光軸 通過透鏡兩個球面球心的直線叫主光軸，畫主光軸應用點劃線
光心 透鏡中有個特殊的點，通過它的光線傳播方向不改變， 這個點叫做透鏡的光心，用字母“O”主光軸表示
焦點焦距 凸透鏡能使跟主光軸平行的光會聚在主光軸上的一點，這一點叫凸透鏡的焦點，用字母F表示，凸透鏡兩側各有一焦點， 且對稱；焦點到凸透鏡光心的距離叫焦距，用字母“f"表示
凹透鏡能使跟主光軸平行的光變得發散，且這些發散光線的反向延長線相交在主光軸上的一點，這一點不是實際光線的會聚點，而是實際光線反向延長線的會聚點，所以叫凹透鏡的虛焦點，凹透鏡有兩個虛焦點
（三）凸透鏡和凹透鏡對光的作用
(1)凸透鏡對光有會聚作用，如圖所示。
由于光路可逆，若把光源放在焦點上，光源射向凸透鏡的光，經凸透鏡折射后將變為平行光，因此利用凸透鏡可產生平行光，如圖所示。
(2)凹透鏡對光有發散作用，如圖所示。
【能力拓展】
（1）凸透鏡對光有會聚作用，并不定會聚到一點，而是光通過凸透鏡折射后，折射光線比原來的入射光線沿原方向傳播更靠近主光軸，使它的光束變窄。
（2）凹透鏡對光有發散作用，光通過凹透鏡折射后，折射光線比原來的入射光線沿原方向傳播更遠離主光軸,使它的光束變寬。
（3）對于凹透鏡和凸透鏡的三條特殊光線，可概括為以下三點:①平行必過焦點(即平行于主光軸的光線經透鏡折射后，折射光線或其光線的反向延長線經過焦點)；②過焦點必平行(即入射光線或其延長線經過焦點時，折射光線平行于主光軸)；③過光心方向不變(即經過光心的光線傳播方向不變)。
典例1：如圖左，兩條入射光線分別過凸透鏡的焦點F和光心O，分別畫出經過凸透鏡折射后的光線。
如圖右，兩條入射光線分別過凹透鏡的焦點F和光心O，分別畫出經過凹透鏡折射后的光線。
變式1：光學器件在生活中有很多應用：如圖 (a)所示，盤山公路拐彎處的反光鏡使用的是　 　鏡，它對光具有　 　(填“發散”或“會聚”)作用，因此能增大駕駛員的觀察范圍；如圖(b)所示為采集奧運圣火的畫面，圣火采集器是一個　 　鏡，它對太陽光具有　 　作用，從而把火炬點燃。
變式2：（2023七下·金華期中）春節假期，小科同學一家自駕車到周邊景點游玩。善于觀察的他發現了小轎車中運用了許多的光學知識。
發現1：小轎車的前擋風玻璃都是傾斜安裝的，而不是豎直安裝（如圖甲所示）。
發現2：小轎車兩側的觀后鏡都是凸面鏡（如圖乙），它們可視范圍比車內的觀后鏡（平面鏡）要大。
發現3：小轎車的遠光燈是凹面形，安裝在車前方較低的位置，燈絲位于焦點，夜間開燈時，發現照射的距離特別遠（如圖丙所示）。
請你利用所學的光學知識和原理，解釋小科同學的這三個發現。
變式3：（2023七下·金華期中）根據要求完成作圖：
（1）用平面鏡成像的特點在圖甲中畫出物體AB在平面鏡中所成的像；
（2）如圖乙所示，一束光射向凸透鏡經折射后射到一個平面鏡上。請在畫出射向凸透鏡的入射光線和經平面鏡反射后的反射光線，并標出反射角的度數；
（3）如圖丙所示，根據光路圖，在方框內填上正確的透鏡符號。
考點二、凸透鏡成像規律
（一）物距和像距
物體到透鏡中心的距離叫物距，用u表示；像到透鏡中心的距離叫像距,用v表示。
2.探究凸透鏡成像規律
設計并進行實驗:利用太陽光或平行光源聚焦法測定凸透鏡的焦距。
(1)把蠟燭、凸透鏡、蠟燭光屏依次放在光具座上。點燃蠟燭，調整燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心大致在同一高度。
(2)把蠟燭放在與凸透鏡的距離大于二倍焦距的地方，移動光屏，直到光屏上出現明亮、清晰的燭焰的像。觀察這個像是倒立的還是正立的，是放大的還是縮小的。改變物距，重做這一步。
(3)把蠟燭移向凸透鏡，讓蠟燭與凸透鏡的距離等于二倍焦距，移動光屏得到清晰的像，觀察像到凸透鏡的距離、像的倒正和大小。
(4)把蠟燭再靠近凸透鏡，讓蠟燭與凸透鏡的距離在一倍焦距與二倍焦距之間，移動光屏得到清晰的像，觀察像到凸透鏡的距離、像的倒正和大小。改變物距，重做這一步。
(5)把蠟燭繼續靠近凸透鏡，讓蠟燭在凸透鏡的焦點上，移動光屏,看是否能夠成像。
(6)把蠟燭移到凸透鏡的焦點以內，移動光屏，在光屏上還能看到燭焰的像嗎
從光屏這一側透過凸透鏡用眼睛直接觀察燭焰，是不是看到了一個正立、放大的燭焰的像 這個像不是由實際光線會聚成的，因此不能用光屏承接，是虛像。改變物距，重做這一步。
由實驗表明，凸透鏡成像規律如下表
物距u和焦距f的關系 像的性質 像的位置 應用舉例
正立\倒立 縮小\放大\等大 實像\虛像 與物同側\異側
u>2f 倒立 縮小 實像 異側 照相機
u=2f 倒立 等大 實像 異側 側焦距
fu【能力拓展】
①實驗過程中，需調節蠟燭的燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心在同一高度上(或同一水平線上)，目的是使像呈現在光屏的中央。
②實驗中，光屏上不出現像的原因可能有:物距小于或等于一倍焦距；燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心不在同一高度。
規律總結:
①凸透鏡所成實像必倒立，且物、像異側，可以是放大的、等大的或縮小的；而虛像必正立，且物、像同側，一定是放大的。
②兩個分界點:一倍焦距分虛實，二倍焦距分大小，即焦點是成實像、虛像的分界點，物體在焦點外成實像，在焦點內成虛像。二倍焦距點是實像放大、縮小的分界點，物體在二倍焦距外成縮小實像,在二倍焦距內、一倍焦距以外成放大實像。
③凸透鏡成實像時，像與物上下、左右都相反。當物距大于像距時，所成的像是倒立、縮小的；當物距等于像距時，所成的像是倒立、等大的；當物距小于像距時，所成的像是倒立、放大的。
④凸透鏡成實像時，物距減小，像距增大，且像變大，即物近像遠像變大；物距增大，像距減小，且像變小，即物遠像近像變小。成虛像時，物距減小，像距減小且像變小，即物近像近像變小。
典例1：學習了透鏡的知識以后，小明借來了爸爸的眼鏡片進行探究。使太陽光經過鏡片在光屏上形成了一個最小最亮的光斑如圖甲所示；把鏡片放置在桌子上，調節到如圖乙所示的位置，墻上出現了窗戶清晰的像(像未畫出)。下列說法正確的是（　　)
A．爸爸的鏡片是凸透鏡，焦距為35cm
B．乙圖中的像是倒立放大的實像
C．乙圖中成像和照相機的原理是一樣的
D．乙圖中小明將鏡片上移，窗戶的像將向下移動
變式1：某興趣小組同學在做“研究凸透鏡成像規律”的實驗時，記錄并繪制了物體離凸透鏡的距離u跟實像到凸透鏡的距離v之間的關系如圖所示，則凸透鏡的焦距為（　　）
A．60厘米 B．40厘米 C．20厘米 D．10厘米
變式2：在“探究凸透鏡成像的規律”時得出的一些結論：如圖所示，　 　倍焦距處是成實像和虛像的分界點，　 　倍焦距處是成放大的像和縮小的像的分界點。無論成實像還是成虛像，蠟燭總是越靠近　 　， 成的像越大。蠟燭向上移動時像向　 　移動。用火柴盒把凸透鏡的一半遮掉，光屏上　 　(填“能”或“不能”)成完整的像，光屏上像的亮度變　 　。
變式3：小應探究"凸透鏡成像的規律"，他先把凸透鏡固定在光具座上0cm處，然后將F形光源從透鏡左側20cm處逐漸向透鏡靠近，移動光屏A，觀察到清晰的像，記錄數據如下表所示。
實驗組別 1 2 3 4 5
F形光源所在刻度/cm 20 15 10 7.5 3
像所在刻度/cm 6.7 7.5 10 15
　
（1）該凸透鏡的焦距是　 　cm。
（2）在進行第5組實驗時，人在光屏一側透過透鏡觀察到的像應是下列選項中的　 　。（選填字母）
（3）將光源、凸透鏡、光屏 A放在如圖所示位置，在不改變光源、凸透鏡位置情況下，要想在光屏 A上得到清晰的像，光屏A 應如何移動　 　。
考點三、放大鏡、投影儀和照相機
(1)放大鏡是一個短焦距的凸透鏡。放大鏡的成像原理是物體到凸透鏡的距離小于一倍焦距時，成正立、放大的虛像。使用放大鏡時，必須使放大鏡靠近物體，使物體在它的一倍焦距以內。 注意在一倍焦距以內,物體離透鏡越遠，像越大。
(2)投影儀是物距大于1倍焦距小于2倍焦距，所成的像是倒立、放大的實像
(3)照相機是利用物距大于二倍焦距時，物體通過凸透鏡所成的像是倒立、縮小的實像這一原理來工作的。數碼照相機的前面都有一個鏡頭，數碼照相機的鏡頭相當于一個凸透鏡，影像傳感器相當于光屏。選定被拍攝的景物后，調節鏡頭到影像傳感器的距離，能在影像傳感器上成一個清晰、倒立、縮小的實像。物體到鏡頭的距離越遠，成的像越小；到鏡頭的距離越近，成的像越大。
典例1：（2023七下·金東期末）如圖是某校園監控攝像頭，從安保室電腦上可以看到此攝像頭拍攝的學生出入校園的畫面，攝像鏡頭所成的像與下列設備成像特點相同的是（　　）
A．平面鏡 B．照相機 C．投影儀 D．放大鏡
變式1：圓柱形玻璃杯后白紙上有一水平方向的箭頭（如圖所示）。慢慢向玻璃杯中注入水至水面高過箭頭位置，透過玻璃杯看紙上的“箭頭”，下列圖中哪一種像符合放大鏡的原理（ ）
A. B. C. D.
變式2：照相機和放大鏡都是凸透鏡成像原理的具體應用。如圖所示(P點為二倍焦距點)，下列關于照相機、放大鏡使用和成像的說法正確的是(　　)
A．照相機：被拍物體應在甲區域內，成倒立、縮小的實像
B．照相機：被拍物體應在乙區域內，成倒立、縮小的實像
C．放大鏡：被觀察物體應在乙區域內，成正立、放大的虛像
D．放大鏡：被觀察物體應在丙區域內，成正立、放大的實像
變式3：（2023七下·上虞期末）購物支付已進入“刷臉”時代，如圖所示消費者結賬時只要面對攝像頭眨眨眼，系統便會自動拍攝、掃描，確認相關信息后，迅速完成交易。
（1）“刷臉支付”的成像原理是______。
A．u< B．2 >u> ，v>2 C．u=2 ，v=2 D．u>2 ，2 >v>
（2）當人靠近攝像頭時，人臉所成的像會　 　（填“變大”、“變小”或“不變”）。
（3）“刷臉支付”的成像原理與平面鏡成像不同，平面鏡成像是利用光的　 　。
考點四、近視眼和遠視眼
近視眼成因：晶狀體向外出，焦距變小，折光能力過強。
成　　像：像成在視網膜的前方；看近處物體清晰，看遠處物體不清晰。
矯正方法：配戴凹透鏡。將光發散，使像后移到視網膜上。
遠視眼成因：晶狀體拉長，焦距變大，折光能力過弱。
成　　像：像成在視網膜的后方；看遠處物體清晰，看近處物體不清晰。
矯正方法：配戴凸透鏡。會聚光線，使像前移到視網膜上。
色　　盲：失去正常人辨別顏色能力的先天性色覺障礙。
典例1：魚類為了能夠在水中看物，魚眼的晶狀體幾乎圓得可以“混珠”，以此來保證有足夠的折射力。傳說中生活在海洋里美人魚，上岸后，如圖能正確表示它的眼睛的成像情況和矯正方法的是（　　）
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
變式1：（2023七下·金華期中）下圖分別表示某人在花朵前20厘米處和1米處眼中所見（20厘米處比1米處清晰），造成這種現象的原因及矯正方法分別是（　　）
A．晶狀體曲度變大，眼球前后徑過短，配戴凸透鏡矯正
B．晶狀體曲度變大，眼球前后徑過長，配戴凹透鏡矯正
C．晶狀體曲度變小，眼球前后徑過長，配戴凹透鏡矯正
D．晶狀體曲度變小，眼球前后徑過短，配戴凸透鏡矯正
變式2：圖甲為眼球的結構模式圖。長時間的近距離工作或過度使用眼睛使睫狀肌持續收縮，處于痙攣狀態，造成晶狀體過厚，焦距過　 　（選填“大”或“小”），使來自遠處物體的光聚焦在視網膜　 　(選填“前”或“后”)，稱為假性近視。長此以往，眼球前后徑變大，即使睫狀肌完全放松，遠處物體的所成像的像距仍然　 　（選填“大于”或“小于”)眼球前后徑，此時就發展為真性近視。矯正近視需配戴的鏡片是　 　（選填“乙”或“丙”）。
變式3：用如圖所示的裝置做“探究凸透鏡成像規律”的實驗。
（1）如圖甲所示，凸透鏡的位置固定。當把發光的小燈泡放在40 cm刻度線處時，移動光屏發現光屏上始終能呈現一個面積大小不變的光斑，則該凸透鏡的焦距為　 　cm。
（2）小明用蠟燭代替小燈泡繼續做實驗，蠟燭在圖乙所示位置時能在光屏上成一清晰的像，則該像是倒立、　 　(填“放大”“等大”或“縮小”)的實像。
（3）若想使光屏上的燭焰的像變得再大一些，在不改變凸透鏡位置的情況下，應將蠟燭向　 　(填“左”或“右”)適當移動一段距離，再調整光屏的位置。
（4）在圖乙中，小明借來物理老師的眼鏡，并將其放在凸透鏡左側，發現光屏上的像由清晰變模糊，向右移動光屏又發現清晰的像，說明老師所戴眼鏡的鏡片是　 　透鏡，老師的視力缺陷是　 　(填“近視”或“遠視”)。
1.（2023七下·嘉興期末）隨著互聯網的發展，移動支付為我們的生活帶來了方便。如圖是手機支付時的場景，當攝像頭掃描二維碼時，獲得了一個縮小的像。下列分析正確的（　　）
A．二維碼屬于光源
B．二維碼中只有黑色部分反射了光
C．二維碼應位于攝像頭的二倍焦距以外
D．二維碼通過手機攝像頭后成正立的虛像
2．同學們在拍集體照時，照相機鏡頭上正停著一只蒼蠅，則拍出來的照片（　　）
A．會有一只正立、放大的蒼蠅
B．不會出現蒼蠅，但有一個大黑點
C．不會出現蒼蠅，但比正常情況下暗一些
D．會有一只倒立、放大的蒼蠅
3．（2023七下·新昌期末）如圖所示，小紅在探究凸透鏡成像規律時，光屏上出現一個清晰的像。下列說法正確的是（　　）
A．此時燭焰成正立、放大、實像
B．該凸透鏡的焦距可能為13厘米
C．保持凸透鏡位置不動，將蠟燭向右移動，則像的大小一直變小
D．只將凸透鏡向右移動到60厘米刻度處，光屏上再次出現一個清晰的像
4.（2023七下·諸暨期中）小燕同學在做“研究凸透鏡成像規律”實驗時，將點燃的蠟燭、凸透鏡、光屏調節到如圖所示的位置，光屏中心正好出現清晰的像（未畫出）。下列說法中正確的是（　　）
A．凸透鏡的焦距為25cm
B．屏上的像是倒立縮小的實像
C．蠟燭燃燒變短，屏上像的位置會下降
D．取走光屏，則凸透鏡不成像
5.（2023七下·武義期末）如圖所示是小金通過實驗得到的凸透鏡的像距v和物距u的關系圖像，根據圖中信息，回答下列問題。
（1）該凸透鏡的焦距是　 　cm；
（2）當物距從15cm變為40cm的過程中，像的大小將　 　（選填“變大”“變小”或“不變”）。
6.（2023七下·東陽期末）6月6日是全國愛眼日，為了預防近視，我們要做好眼保健操，保護好自己的眼睛。
（1）當我們看一個物體時，晶狀體和角膜的共同作用相當于一個　 　。它把來自物體的光會聚在視網膜上，形成一個倒立的、　 　的實像。
（2）過度用眼會導致眼睛近視，甲、乙兩圖中表示近視眼成像原理的是　 　圖。近視眼可通過佩戴丙圖中的　 　(填字母)透鏡來矯正。
7.（2023七下·金東期末）在”探究凸透鏡成像規律”實驗中，小金先利用”平行光聚焦法”(如圖甲所示)粗略測出凸透鏡的焦距。根據操作完成下列問題：
（1）小金將測過焦距的凸透鏡、蠟燭以及光屏放置在光具座上的位置如圖乙所示，欲使光屏上成一個清晰的實像，應將光屏　 　(選填“靠近”或”遠離”，下同)凸透鏡；
（2）通過調整，光屏上出現了清晰的像后，某同學將自己的近視眼鏡取下來放在蠟燭和凸透鏡之間，發現光屏上的像變模糊了，此時他應將光屏　 　凸透鏡，光屏上才能再次成清晰的像。
8．（2023七下·婺城期末）為了研究眼的成像原理，小科用水透鏡模擬眼的晶狀體，通過注水或抽水可改變水凸透鏡凸度大小。光屏和水透鏡固定在光具座如圖所示的位置。請回答：
（1）點燃蠟燭后，調節水透鏡凸度，直至光屏上成一個清晰的　 　像（填像的具體特點）。
（2）若將點燃的蠟燭向左移動一小段距離，要使光屏上重新得到清晰的像，應采用下列　 　（填字母編號）兩種方法的組合。
A．光屏應向靠近透鏡的方向移動 B．對水凸透鏡抽水
C．光屏應向遠離透鏡的方向移動 D．對水凸透鏡注水
9．（2022七下·杭州月考）在“探究凸透鏡成像規律”實驗中，有如下操作：
（1）實驗前，小科利用“平行光聚焦法”(如圖甲所示)粗略測出凸透鏡的焦距。焦距越小，凸透鏡對光的會聚作用越　 　(選填“強”或“弱”)；
（2）小科將(1)中測過焦距的凸透鏡、蠟燭以及光屏放置在光具座上的位置如圖乙所示，欲使光屏上成一個清晰的實像，應將光屏　 　(選填“靠近”或“遠離”)凸透鏡；
（3）通過步驟(2)的調整，光屏上出現了清晰的像后，小科將自己的近視眼鏡取下來放在蠟燭和凸透鏡之間，發現光屏上的像變模糊了，此時他應將光屏　 　(選填“靠近”或“遠離”)凸透鏡，光屏上才能再次成清晰的像。
10．（2023七下·金華期中）如圖甲為支付寶推出的掃臉支付裝置， 顧客站在攝像頭裝置前，攝像頭捕捉人臉即可在感光器上成像，進行顧客身份 識別。小科用凸透鏡成像實驗模擬支付裝置的成像規律（如圖乙）。請回答：
（1）該支付裝置中的感光器相當于圖乙中的　 　。
（2）人臉在感光器上成一個　 　（填像的性質）的實像。
（3）圖乙中小科改變物距（u），移動光屏找到清晰的像，記錄像距（v），得到下列一組數據：
u/cm 40 30 20 15 13.3 12.5
v/cm 13.3 15 20 30 40 50
①該凸透鏡的焦距為　 　cm。
②實驗過程中凸透鏡始終固定在光具座上50cm刻度處，若某次記錄時小科在光屏上看到了倒立放大的像，此時蠟燭在光具座上可能處于的刻度位置的范圍是　 　。
11.小金同學用蠟燭、凸透鏡和光屏做“探究凸透鏡成像規律”的實驗，裝置如圖所示。
（1）實驗過程中，當蠟燭距凸透鏡18 cm時，移動光屏至某一位置，能在光屏上得到一個等大清晰的像，則該凸透鏡的焦距是　 　cm。
（2）實驗過程中，不小心將一小片不透明的物質黏在凸透鏡上，則光屏上的像 (填字母)。
A．像是完整的，像的大小不變 B．像是完整的，像的大小變小
C．像是不完整的，像中間有一個黑點 D．像是不完整的，像中間有一個不透明物質的像
（3）小金同學多次實驗后發現，當光屏上呈現燭焰清晰的像時，將蠟燭和光屏的位置對調，仍能在光屏上得到一個清晰的像，出現這種現象的原因是　 　。
12.（2023七下·金華期中）小明同學利用光具座、凸透鏡、蠟燭、光屏等實驗器材探究凸透鏡成像的規律。
（1）平行于凸透鏡主光軸的入射光經透鏡折射后會聚的情形如圖甲，可見此凸透鏡的焦距為　 　cm。
（2）小明將蠟燭移至至光具座上15cm刻度線處，凸透鏡固定在50cm刻度線處，如圖乙所示，光屏應在　 　（選填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）區域內移動，才能在光屏上得到清晰的倒立實像，且這個像是　 　（填“縮小”、“放大”或“等大”）的像。
（3）如果實驗中固定好透鏡和蠟燭后，發現無論如何移動光屏，光屏上只有一個與透鏡大小幾乎相同的光斑，其原因可能是　 　。
13．（2023七下·洞頭期中）投影儀是一種可以放大畫面的投影式光學儀器，產生大而明亮的效果，因此被廣泛使用于我們的生活當中，如電影院、教室等場所。而其中起到放大效果的元件其實就是我們所熟知的凸透鏡，小光使用了家里面一面未知焦距的放大鏡想要用其來放大手機上的照片，并成像在光屏上，三者擺放位置如下。
（1）小光可以通過什么方法測出焦距？　 　
（2）小光通過上述方法測出放大鏡的焦距是10cm，那么手機和放大鏡之間的距離應該在 　cm之間
（3）小光想選擇一種材料作為自制投影儀的光屏，他在家里找到了形狀相同的白色陶瓷盤子和白色泡沫塑料盒子，你認為更適合的是哪一種材料？為什么？　 　
（4）如果他想要繼續放大光屏上所成的像，那么在他接下來的操作應該是　 　，像放大后，他發現光屏上的像不完整，導致這一現象的原因可能是？　 　，
14.（2023七下·永嘉期中）科學課上，同學們開展“制作照相機模型”項目化學習活動，活動包括學習原理、制作簡易照相機、評價模型作品三個環節。
（1）【學習】制作模型前，通過探究凸透鏡成像規律的實驗，知道物距（u），像距（v）應該滿足f＜v＜2f，膠片上成的像的特點是　 　。
（2）【制作】小組同學利用A4卡紙、半透明紙和凸透鏡制作出簡易相機模型，組內同學進行測試時，發現拍攝不同距離的景物，有時模糊，請你指出該模型可能存在的缺陷是　 　。
（3）【制作】評價量表是作品制作過程的指引，又是作品等級評定的依據，下表為某小組設計的量規，將表格補充完整。
自制照相機評價量規
評價指標 作品等級
優秀 合格 待改進
功能完善 ①　 　 ②　 　 ③　 　
結構完整 結構完整，能成像 結構較完整，能成像 結構不完整，不能成像
外形美觀 有固定的外形，且美觀 有固定的外形，較美觀 無固定的外形，不美觀
（4）【改進】小組同學根據“功能完善”評價指標，認為照相機模型存在功能上的缺陷，組內同學提出了改進的建議　 　。
典例分析
舉一反三
典例分析
舉一反三
典例分析
舉一反三
典例分析
舉一反三
課后鞏固
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第5節 透鏡和視覺
考點一、透鏡
（一）兩種透鏡：中間厚邊緣薄的透鏡叫凸透鏡。中間薄、邊緣厚的透鏡叫凹透鏡。
（二）關于透鏡的幾個科學術語
名稱 概念 圖示
主光軸 通過透鏡兩個球面球心的直線叫主光軸，畫主光軸應用點劃線
光心 透鏡中有個特殊的點，通過它的光線傳播方向不改變， 這個點叫做透鏡的光心，用字母“O”主光軸表示
焦點焦距 凸透鏡能使跟主光軸平行的光會聚在主光軸上的一點，這一點叫凸透鏡的焦點，用字母F表示，凸透鏡兩側各有一焦點， 且對稱；焦點到凸透鏡光心的距離叫焦距，用字母“f"表示
凹透鏡能使跟主光軸平行的光變得發散，且這些發散光線的反向延長線相交在主光軸上的一點，這一點不是實際光線的會聚點，而是實際光線反向延長線的會聚點，所以叫凹透鏡的虛焦點，凹透鏡有兩個虛焦點
（三）凸透鏡和凹透鏡對光的作用
(1)凸透鏡對光有會聚作用，如圖所示。
由于光路可逆，若把光源放在焦點上，光源射向凸透鏡的光，經凸透鏡折射后將變為平行光，因此利用凸透鏡可產生平行光，如圖所示。
(2)凹透鏡對光有發散作用，如圖所示。
【能力拓展】
（1）凸透鏡對光有會聚作用，并不定會聚到一點，而是光通過凸透鏡折射后，折射光線比原來的入射光線沿原方向傳播更靠近主光軸，使它的光束變窄。
（2）凹透鏡對光有發散作用，光通過凹透鏡折射后，折射光線比原來的入射光線沿原方向傳播更遠離主光軸,使它的光束變寬。
（3）對于凹透鏡和凸透鏡的三條特殊光線，可概括為以下三點:①平行必過焦點(即平行于主光軸的光線經透鏡折射后，折射光線或其光線的反向延長線經過焦點)；②過焦點必平行(即入射光線或其延長線經過焦點時，折射光線平行于主光軸)；③過光心方向不變(即經過光心的光線傳播方向不變)。
典例1：如圖左，兩條入射光線分別過凸透鏡的焦點F和光心O，分別畫出經過凸透鏡折射后的光線。
如圖右，兩條入射光線分別過凹透鏡的焦點F和光心O，分別畫出經過凹透鏡折射后的光線。
【答案】
【解析】（1）①從焦點射出的光線，經過凸透鏡后，折射光線與主軸平行；
②射向凸透鏡光心的光線，傳播方向不變，如下圖所示：
（2）①與主軸平行的光線，經過凹透鏡后，折射光線的反向延長線經過入射光線同側的虛焦點；
②射線光心的光線，傳播方向不變，如下圖所示：
變式1：光學器件在生活中有很多應用：如圖 (a)所示，盤山公路拐彎處的反光鏡使用的是　 　鏡，它對光具有　 　(填“發散”或“會聚”)作用，因此能增大駕駛員的觀察范圍；如圖(b)所示為采集奧運圣火的畫面，圣火采集器是一個　 　鏡，它對太陽光具有　 　作用，從而把火炬點燃。
【答案】凸面；發散；凹面；會聚
【解析】（1）凸面鏡對光線有發散作用，成正立縮小的虛像，能夠擴大視野；
（2）凹面鏡對光線有會聚作用，據此分析解答。
【解答】（1）如圖 (a)所示，盤山公路拐彎處的反光鏡使用的是凸面鏡，它對光具有發散作用，因此能增大駕駛員的觀察范圍；
（2）如圖(b)所示為采集奧運圣火的畫面，圣火采集器是一個凹面鏡，它對太陽光具有會聚作用，從而把火炬點燃。
變式2：（2023七下·金華期中）春節假期，小科同學一家自駕車到周邊景點游玩。善于觀察的他發現了小轎車中運用了許多的光學知識。
發現1：小轎車的前擋風玻璃都是傾斜安裝的，而不是豎直安裝（如圖甲所示）。
發現2：小轎車兩側的觀后鏡都是凸面鏡（如圖乙），它們可視范圍比車內的觀后鏡（平面鏡）要大。
發現3：小轎車的遠光燈是凹面形，安裝在車前方較低的位置，燈絲位于焦點，夜間開燈時，發現照射的距離特別遠（如圖丙所示）。
請你利用所學的光學知識和原理，解釋小科同學的這三個發現。
【答案】發現1：小汽車前面的擋風玻璃相當于平面鏡，如果豎直安裝，所成的像會在正前方，干擾司機觀察路況，傾斜安裝可以成像在斜上方，不干擾司機觀察路況。
發現2：汽車后視鏡是凸面鏡，凸面鏡對光線有發散作用，能擴大視野。
發現3：凹面鏡對光有會聚作用，照得遠是因為車頭的遠光燈發光點位于焦點處時，燈泡發出的光經凹面鏡反射后會聚成平行光射出，光能集中易射得遠；車燈裝的較低，可使強光照在地面上或坑洼處等物體上，通過物體反射，司機就容易看清照到的物體。
【解析】發現1：根據平面鏡成像的對稱性分析車內物體在前風擋內成像的位置，從而說明是否會對水平方向上的車外物體產生影響即可。
發現2：凸面鏡對光線有發散作用，物體在凸面鏡內成正立縮小的虛像；
發現3：從焦點射出的光線，經過凹面鏡的反射后反射光線與主軸平行，據此分析解答。
變式3：（2023七下·金華期中）根據要求完成作圖：
（1）用平面鏡成像的特點在圖甲中畫出物體AB在平面鏡中所成的像；
（2）如圖乙所示，一束光射向凸透鏡經折射后射到一個平面鏡上。請在畫出射向凸透鏡的入射光線和經平面鏡反射后的反射光線，并標出反射角的度數；
（3）如圖丙所示，根據光路圖，在方框內填上正確的透鏡符號。
【答案】（1）（2）（3）
【解析】（1）根據平面鏡成像的對稱性完成作圖；
（2）根據凸透鏡的特殊光線，結合光的反射定律完成作圖；
（3）根據圖片確定透鏡對光線的作用即可。
【解答】（1）①通過A點作鏡面的垂線，然后根據“物像等距”在鏡面右側這條直線上找到對應的像點A'；
②同理，找到B點對應的像點B'；
③ 連接A'B'即可，如下圖所示：
（2）①與主軸平行的光線，經過凸透鏡后，折射光線經過另一側的焦點；
②通過入射點作垂直鏡面的法線，然后根據“反射角等于入射角”在法線右側畫出對應的反射光線，如下圖所示：
根據圖片可知，入射光線與鏡面的夾角為30°，則入射角為：90°-30°=60°。根據“反射角等于入射角”可知，反射角為60°。
（3）根據丙圖可知，經過透鏡后折射光線靠攏法線偏折，即使光線會聚，那么為凸透鏡，如下所示：
考點二、凸透鏡成像規律
（一）物距和像距
物體到透鏡中心的距離叫物距，用u表示；像到透鏡中心的距離叫像距,用v表示。
2.探究凸透鏡成像規律
設計并進行實驗:利用太陽光或平行光源聚焦法測定凸透鏡的焦距。
(1)把蠟燭、凸透鏡、蠟燭光屏依次放在光具座上。點燃蠟燭，調整燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心大致在同一高度。
(2)把蠟燭放在與凸透鏡的距離大于二倍焦距的地方，移動光屏，直到光屏上出現明亮、清晰的燭焰的像。觀察這個像是倒立的還是正立的，是放大的還是縮小的。改變物距，重做這一步。
(3)把蠟燭移向凸透鏡，讓蠟燭與凸透鏡的距離等于二倍焦距，移動光屏得到清晰的像，觀察像到凸透鏡的距離、像的倒正和大小。
(4)把蠟燭再靠近凸透鏡，讓蠟燭與凸透鏡的距離在一倍焦距與二倍焦距之間，移動光屏得到清晰的像，觀察像到凸透鏡的距離、像的倒正和大小。改變物距，重做這一步。
(5)把蠟燭繼續靠近凸透鏡，讓蠟燭在凸透鏡的焦點上，移動光屏,看是否能夠成像。
(6)把蠟燭移到凸透鏡的焦點以內，移動光屏，在光屏上還能看到燭焰的像嗎
從光屏這一側透過凸透鏡用眼睛直接觀察燭焰，是不是看到了一個正立、放大的燭焰的像 這個像不是由實際光線會聚成的，因此不能用光屏承接，是虛像。改變物距，重做這一步。
由實驗表明，凸透鏡成像規律如下表
物距u和焦距f的關系 像的性質 像的位置 應用舉例
正立\倒立 縮小\放大\等大 實像\虛像 與物同側\異側
u>2f 倒立 縮小 實像 異側 照相機
u=2f 倒立 等大 實像 異側 側焦距
fu【能力拓展】
①實驗過程中，需調節蠟燭的燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心在同一高度上(或同一水平線上)，目的是使像呈現在光屏的中央。
②實驗中，光屏上不出現像的原因可能有:物距小于或等于一倍焦距；燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心不在同一高度。
規律總結:
①凸透鏡所成實像必倒立，且物、像異側，可以是放大的、等大的或縮小的；而虛像必正立，且物、像同側，一定是放大的。
②兩個分界點:一倍焦距分虛實，二倍焦距分大小，即焦點是成實像、虛像的分界點，物體在焦點外成實像，在焦點內成虛像。二倍焦距點是實像放大、縮小的分界點，物體在二倍焦距外成縮小實像,在二倍焦距內、一倍焦距以外成放大實像。
③凸透鏡成實像時，像與物上下、左右都相反。當物距大于像距時，所成的像是倒立、縮小的；當物距等于像距時，所成的像是倒立、等大的；當物距小于像距時，所成的像是倒立、放大的。
④凸透鏡成實像時，物距減小，像距增大，且像變大，即物近像遠像變大；物距增大，像距減小，且像變小，即物遠像近像變小。成虛像時，物距減小，像距減小且像變小，即物近像近像變小。
典例1：學習了透鏡的知識以后，小明借來了爸爸的眼鏡片進行探究。使太陽光經過鏡片在光屏上形成了一個最小最亮的光斑如圖甲所示；把鏡片放置在桌子上，調節到如圖乙所示的位置，墻上出現了窗戶清晰的像(像未畫出)。下列說法正確的是（　　)
A．爸爸的鏡片是凸透鏡，焦距為35cm
B．乙圖中的像是倒立放大的實像
C．乙圖中成像和照相機的原理是一樣的
D．乙圖中小明將鏡片上移，窗戶的像將向下移動
【答案】C
【解析】凸透鏡對光線起會聚作用，凹透鏡對光線起發散作用。太陽經過凸透鏡后會聚在焦點，焦點到光心的距離叫焦距。凸透鏡成像規律：u>2f，此時2f>v>f。成倒立縮小的實像，應用是照相機；2f>u>f，此時v>2f，成倒立放大的實像，應用是投影儀。uB.窗戶到凸透鏡的距離大于像到凸透鏡的距離，所以一定成倒立放大的實像，故B正確；
C.照相機的原理是物距大于像距，成倒立縮小的實像，故C錯誤；
D.因為凸透鏡成的是倒立的像，所以將鏡片上移，像將向下移，故D正確。故答案為：C。
變式1：某興趣小組同學在做“研究凸透鏡成像規律”的實驗時，記錄并繪制了物體離凸透鏡的距離u跟實像到凸透鏡的距離v之間的關系如圖所示，則凸透鏡的焦距為（　　）
A．60厘米 B．40厘米 C．20厘米 D．10厘米
【答案】D
【解析】凸透鏡成像的規律
序號 物距(u) 像距(v) 正倒 大小 虛實 應用 特點 物，像的位置關系
1 u>2f 2f>v>f 倒立 縮小 實像 照相機、攝像機 - 物像異側
2 u=2f v=2f 倒立 等大 實像 測焦距 成像大小的分界點 物像異側
3 2f>u>f v>2f 倒立 放大 實像 幻燈機、投影儀 - 物像異側
4 u=f - - - 不成像 強光聚焦手電筒 成像虛實的分界點 -
5 f>u v>u 正立 放大 虛像 放大鏡 虛像在物體同側虛像在物體之后 物像同側
【解答】根據此規律，當物距與像距相等的時候，就是在兩倍焦距處，即u=2f v=2f 。所以圖中數據可知這一點為u=20 v=20，所以焦距為10厘米。
變式2：在“探究凸透鏡成像的規律”時得出的一些結論：如圖所示，　 　倍焦距處是成實像和虛像的分界點，　 　倍焦距處是成放大的像和縮小的像的分界點。無論成實像還是成虛像，蠟燭總是越靠近　 　， 成的像越大。蠟燭向上移動時像向　 　移動。用火柴盒把凸透鏡的一半遮掉，光屏上　 　(填“能”或“不能”)成完整的像，光屏上像的亮度變　 　。
【答案】一；二；焦點；下；能；暗
【解析】（1）（2）（3）根據凸透鏡成像的規律分析解答；
（4）凸透鏡大小不會影響成像的大小和性質，只會影響會聚光線的多少，進而影響成像的亮度。【解答】（1）如圖所示，一倍焦距處是成實像和虛像的分界點，二倍焦距處是成放大的像和縮小的像的分界點。
（2）無論成實像還是成虛像，蠟燭總是越靠近焦點， 成的像越大。
（3）凸透鏡成像是倒立的，即蠟燭向上移動時像向下移動。
（4）用火柴盒把凸透鏡的一半遮掉，光屏上能成完整的像，光屏上像的亮度變暗。
變式3：小應探究"凸透鏡成像的規律"，他先把凸透鏡固定在光具座上0cm處，然后將F形光源從透鏡左側20cm處逐漸向透鏡靠近，移動光屏A，觀察到清晰的像，記錄數據如下表所示。
實驗組別 1 2 3 4 5
F形光源所在刻度/cm 20 15 10 7.5 3
像所在刻度/cm 6.7 7.5 10 15
　
（1）該凸透鏡的焦距是　 　cm。
（2）在進行第5組實驗時，人在光屏一側透過透鏡觀察到的像應是下列選項中的　 　。（選填字母）
（3）將光源、凸透鏡、光屏 A放在如圖所示位置，在不改變光源、凸透鏡位置情況下，要想在光屏 A上得到清晰的像，光屏A 應如何移動　 　。
【答案】（1）5 （2）D （3）向左移動
【解析】（1）當物體通過凸透鏡成倒立等大的實像時，此時物距等于像距，都等于2f；
【解答】（1）根據表格數據可知，當物距為10cm時，像距恰好也是10cm，此時10cm=2f，解得：f=5cm。
（2）在進行第5組實驗時，此時物距u=3cm（3）根據圖片可知，此時物距u=10cm，即物體在二倍焦距上，那么此時像距v=10cm，則光屏A應該向左移動。
考點三、放大鏡、投影儀和照相機
(1)放大鏡是一個短焦距的凸透鏡。放大鏡的成像原理是物體到凸透鏡的距離小于一倍焦距時，成正立、放大的虛像。使用放大鏡時，必須使放大鏡靠近物體，使物體在它的一倍焦距以內。 注意在一倍焦距以內,物體離透鏡越遠，像越大。
(2)投影儀是物距大于1倍焦距小于2倍焦距，所成的像是倒立、放大的實像
(3)照相機是利用物距大于二倍焦距時，物體通過凸透鏡所成的像是倒立、縮小的實像這一原理來工作的。數碼照相機的前面都有一個鏡頭，數碼照相機的鏡頭相當于一個凸透鏡，影像傳感器相當于光屏。選定被拍攝的景物后，調節鏡頭到影像傳感器的距離，能在影像傳感器上成一個清晰、倒立、縮小的實像。物體到鏡頭的距離越遠，成的像越小；到鏡頭的距離越近，成的像越大。
典例1：（2023七下·金東期末）如圖是某校園監控攝像頭，從安保室電腦上可以看到此攝像頭拍攝的學生出入校園的畫面，攝像鏡頭所成的像與下列設備成像特點相同的是（　　）
A．平面鏡 B．照相機 C．投影儀 D．放大鏡
【答案】B
【解析】（1）平面鏡、凸面鏡和凹透鏡所成的三種虛像，都是正立的；
（2）凸透鏡成像規律為：物距大于二倍焦距，成倒立縮小的實像，應用于照相機；
（3）物距大于1倍焦距小于2倍焦距，所成的像是倒立、放大的實像，應用于投影儀；
（4）放大鏡是利用物距小于一倍焦距時物體經透鏡成正立、放大的虛像的原理工作的。
【解答】攝像頭是利用凸透鏡成倒立、縮小的實像的原理制成的。
A、平面鏡成正立、等大的虛像，故A錯誤；
B、照相機是把發光板放在較遠處，移動光屏，直至出現清晰的像，此像是倒立、縮小的實像，故B正確；
C、投影儀所成的像是倒立、放大的實像，故C錯誤；
D、放大鏡是物體經透鏡成正立、放大的虛像，故D錯誤。
變式1：圓柱形玻璃杯后白紙上有一水平方向的箭頭（如圖所示）。慢慢向玻璃杯中注入水至水面高過箭頭位置，透過玻璃杯看紙上的“箭頭”，下列圖中哪一種像符合放大鏡的原理（ ）
A. B. C. D.
【答案】A
【解析】放大鏡的原理：當uA、與題圖比較，A所成的像是一個正立、放大的虛像，符合放大鏡的原理，A正確；
B、與題圖比較，B所成的像是一個倒立、縮小的像，不符合放大鏡的原理，B錯誤；
C、與題圖比較，C所成的像是一個倒立、放大的像，不符合放大鏡的原理，C錯誤；
D、與題圖比較，D所成的像是一個倒立、放大的像，不符合放大鏡的原理，D錯誤。
變式2：照相機和放大鏡都是凸透鏡成像原理的具體應用。如圖所示(P點為二倍焦距點)，下列關于照相機、放大鏡使用和成像的說法正確的是(　　)
A．照相機：被拍物體應在甲區域內，成倒立、縮小的實像
B．照相機：被拍物體應在乙區域內，成倒立、縮小的實像
C．放大鏡：被觀察物體應在乙區域內，成正立、放大的虛像
D．放大鏡：被觀察物體應在丙區域內，成正立、放大的實像
【答案】A
【解析】根據圖像可知，F為焦點，而P為二倍焦距處。
照相機的成像原理為：當u>2f時，成倒立、縮小的實像，物體在甲區域內，故A正確，B錯誤；
放大鏡的成像原理為：當u變式3：（2023七下·上虞期末）購物支付已進入“刷臉”時代，如圖所示消費者結賬時只要面對攝像頭眨眨眼，系統便會自動拍攝、掃描，確認相關信息后，迅速完成交易。
（1）“刷臉支付”的成像原理是______。
A．u< B．2 >u> ，v>2 C．u=2 ，v=2 D．u>2 ，2 >v>
（2）當人靠近攝像頭時，人臉所成的像會　 　（填“變大”、“變小”或“不變”）。
（3）“刷臉支付”的成像原理與平面鏡成像不同，平面鏡成像是利用光的　 　。
【答案】（1）D （2）變大 （3）反射
【解析】照相機的鏡頭相當于一個凸透鏡，來自物體的光經過照相機的鏡頭后會聚在膠片上，成倒立、縮小的實像。傳統相機使用“膠卷”作為其記錄信息的載體，而數碼相機的“膠卷”就是其成像感光器件，而且是與相機一體的，是數碼相機的“心臟”。
【解答】（1）刷臉支付符合照相機的原理，屬于凸透鏡成像中物距（u）大于兩倍焦距，像距（v）在一倍和兩倍之間，成倒立的縮小的實像，所以D正確；
（2）當人靠近攝像頭時，即物距變小，根據凸透鏡的成像規律，物鏡像遠像變大，所以人臉是指像，所以人臉會變大；
（3）“刷臉支付”的成像原理與平面鏡成像不同，平面鏡成像是利用光的反射；
考點四、近視眼和遠視眼
近視眼成因：晶狀體向外出，焦距變小，折光能力過強。
成　　像：像成在視網膜的前方；看近處物體清晰，看遠處物體不清晰。
矯正方法：配戴凹透鏡。將光發散，使像后移到視網膜上。
遠視眼成因：晶狀體拉長，焦距變大，折光能力過弱。
成　　像：像成在視網膜的后方；看遠處物體清晰，看近處物體不清晰。
矯正方法：配戴凸透鏡。會聚光線，使像前移到視網膜上。
色　　盲：失去正常人辨別顏色能力的先天性色覺障礙。
典例1：魚類為了能夠在水中看物，魚眼的晶狀體幾乎圓得可以“混珠”，以此來保證有足夠的折射力。傳說中生活在海洋里的美人魚，上岸后，如圖能正確表示它的眼睛的成像情況和矯正方法的是（　　）
A．①② B．①③ C．②④ D．③④
【答案】B
【解析】（1）凸透鏡的凸起程度越大，它對光線的會聚能力越強；
（2）根據凸透鏡會聚能力的變化確定成像位置的改變，再確定要看清物體是需要光線會聚還是發散，進而確定矯正方法。
【解答】根據“ 魚眼的晶狀體幾乎圓得可以“混珠””可知，魚眼對光線的會聚能力增大，因此成像在視網膜前面。如果要使像成在視網膜上，那么像必須向后移動，即需要光線發散，應該用凹透鏡矯正，故B正確，而A、C、D錯誤。
變式1：（2023七下·金華期中）下圖分別表示某人在花朵前20厘米處和1米處眼中所見（20厘米處比1米處清晰），造成這種現象的原因及矯正方法分別是（　　）
A．晶狀體曲度變大，眼球前后徑過短，配戴凸透鏡矯正
B．晶狀體曲度變大，眼球前后徑過長，配戴凹透鏡矯正
C．晶狀體曲度變小，眼球前后徑過長，配戴凹透鏡矯正
D．晶狀體曲度變小，眼球前后徑過短，配戴凸透鏡矯正
【答案】B
【解析】近視眼的成因是晶狀體曲度過大，或眼球的前后徑太長，使得成像砸視網膜的前面，應該佩戴凹透鏡；遠視眼的成因是晶狀體曲度過小或眼球的前后徑過短，使得成像在視網膜的后面，應該佩戴凸透鏡；
【解答】某人在花朵前20厘米處和1米處眼中所見（20厘米處比1米處清晰） ，說明此人患有近視眼；近視眼的成因是晶狀體曲度過大，或眼球的前后徑太長，使得成像砸視網膜的前面，應該佩戴凹透鏡，因為凹透鏡具有擴散作用；
變式2：圖甲為眼球的結構模式圖。長時間的近距離工作或過度使用眼睛使睫狀肌持續收縮，處于痙攣狀態，造成晶狀體過厚，焦距過　 　（選填“大”或“小”），使來自遠處物體的光聚焦在視網膜　 　(選填“前”或“后”)，稱為假性近視。長此以往，眼球前后徑變大，即使睫狀肌完全放松，遠處物體的所成像的像距仍然　 　（選填“大于”或“小于”)眼球前后徑，此時就發展為真性近視。矯正近視需配戴的鏡片是　 　（選填“乙”或“丙”）。
【答案】小；前；小于；丙
【解析】近視眼原理與矯正圖如下
【解答】晶狀體過厚，會導致晶狀體的折光率要大，焦距過小，使得成的像往前移動，使來自遠處物體的光聚焦在視網膜前；長此以往，眼球前后徑變大，即使睫狀肌完全放松，遠處物體的所成像的像距仍然小于眼球前后徑；矯正近視眼是用凹透鏡，因此佩戴的鏡片是丙。
變式3：用如圖所示的裝置做“探究凸透鏡成像規律”的實驗。
（1）如圖甲所示，凸透鏡的位置固定。當把發光的小燈泡放在40 cm刻度線處時，移動光屏發現光屏上始終能呈現一個面積大小不變的光斑，則該凸透鏡的焦距為　 　cm。
（2）小明用蠟燭代替小燈泡繼續做實驗，蠟燭在圖乙所示位置時能在光屏上成一清晰的像，則該像是倒立、　 　(填“放大”“等大”或“縮小”)的實像。
（3）若想使光屏上的燭焰的像變得再大一些，在不改變凸透鏡位置的情況下，應將蠟燭向　 　(填“左”或“右”)適當移動一段距離，再調整光屏的位置。
（4）在圖乙中，小明借來物理老師的眼鏡，并將其放在凸透鏡左側，發現光屏上的像由清晰變模糊，向右移動光屏又發現清晰的像，說明老師所戴眼鏡的鏡片是　 　透鏡，老師的視力缺陷是　 　(填“近視”或“遠視”)。
【答案】（1）10.0 （2）放大 （3）右 （4）凹；近視
【解析】（1）當光從凸透鏡的焦點射出時，經過凸透鏡后的折射光線與主軸平行；
（2）當凸透鏡成實像時，如果像距大于物距，那么成放大的實像；如果像距小于物距，那么成縮小的實像。
【解答】（1）根據“移動光屏光斑的面積不變”可知，射到光屏上的是與主軸平行的光線，即左側的燈泡應該在凸透鏡的焦點上。那么凸透鏡的焦距為：f=50cm-40cm=10cm；
（2）根據圖乙可知，此時像距大于物距，則蠟燭在光屏上成倒立、放大的實像。
（3）根據“物近像遠大”的規律可知，要使像變得更大一些，就必須減小物距，增大像距，即將蠟燭向右適當移動一段距離。
（4）根據“向右移動光屏”可知，放入眼鏡后像距增大了，即光線比原來發散了，那么它是凹透鏡，因此老師的視力缺陷是近視眼。
1.（2023七下·嘉興期末）隨著互聯網的發展，移動支付為我們的生活帶來了方便。如圖是手機支付時的場景，當攝像頭掃描二維碼時，獲得了一個縮小的像。下列分析正確的（　　）
A．二維碼屬于光源
B．二維碼中只有黑色部分反射了光
C．二維碼應位于攝像頭的二倍焦距以外
D．二維碼通過手機攝像頭后成正立的虛像
【答案】C
【解析】（1）能夠自己發光的物體叫光源；
（2）黑色物體吸收所有色光，白色物體反射所有色光；
（3）（4）根據凸透鏡的成像規律分析判斷。
【解答】A.二維碼不能自己發光，它反射其它光源的光，不是光源，故A錯誤；
B.二維碼中黑色部分吸收光，而不反射光，故B錯誤；
CD.當u>2f時，物體通過凸透鏡成倒立縮小的實像，因為二維碼應該位于攝像頭的二倍焦距以外，故C正確，D錯誤。
2．同學們在拍集體照時，照相機鏡頭上正停著一只蒼蠅，則拍出來的照片（　　）
A．會有一只正立、放大的蒼蠅
B．不會出現蒼蠅，但有一個大黑點
C．不會出現蒼蠅，但比正常情況下暗一些
D．會有一只倒立、放大的蒼蠅
【答案】C
【解析】根據凸透鏡成像的特點分析判斷。
【解答】照相機鏡頭上的蒼蠅肯定在鏡頭的一倍焦距以內，此時不會在底片上成像。但是由于蒼蠅遮擋住部分光線，因此會使拍出來的照片亮度偏小一些。
3．（2023七下·新昌期末）如圖所示，小紅在探究凸透鏡成像規律時，光屏上出現一個清晰的像。下列說法正確的是（　　）
A．此時燭焰成正立、放大、實像
B．該凸透鏡的焦距可能為13厘米
C．保持凸透鏡位置不動，將蠟燭向右移動，則像的大小一直變小
D．只將凸透鏡向右移動到60厘米刻度處，光屏上再次出現一個清晰的像
【答案】D
【解析】（1）比較像距和物距的大小，從而確定成像的特點；
（2）根據成像特點確定焦距的范圍；
（3）根據“物近像遠大，物遠像近小”的規律判斷；
（4）根據光路的可逆性可知，將物體和光屏互換位置后，光屏上仍然成清晰的實像，只是像的大小相反。
【解答】A.根據圖片可知，此時像距大于物距，則光屏上成倒立、放大的實像，故A錯誤；
B.根據凸透鏡成像的特點可知，此時物距u=50cm-35cm=15cm，像距v=75cm-50cm=25cm，則f<15cm<2f，25cm>2f，解得：7.5cmC.蠟燭向右移動時，物距減小，根據“物近像遠大”可知，所成的像會增大，故C錯誤；
D.根據光路的可逆性可知，將物距和像距互換，即此時物距為25cm時，光屏上仍然成清晰的實像，那么凸透鏡的位置為：35cm+25cm=60cm，故D正確。
4.（2023七下·諸暨期中）小燕同學在做“研究凸透鏡成像規律”實驗時，將點燃的蠟燭、凸透鏡、光屏調節到如圖所示的位置，光屏中心正好出現清晰的像（未畫出）。下列說法中正確的是（　　）
A．凸透鏡的焦距為25cm
B．屏上的像是倒立縮小的實像
C．蠟燭燃燒變短，屏上像的位置會下降
D．取走光屏，則凸透鏡不成像
【答案】B
【解析】（1）比較物距和像距的大小關系，根據“物近像遠大，物遠像近小”判斷成像的大小；
（2）當物體通過凸透鏡成縮小的實像時，u>2f，f（3）因為實像是倒立的，所以像運動的方向與物體運動方向相反；
（4）光屏是用來呈現像的，有沒有光屏，都不會影響像的存在。
【解答】根據圖片可知，物距u=50cm-15cm=40cm，像距v=80cm-50cm=30cm；因為物距大于像距，根據“物遠像近小”的規律可知，此時光屏上成倒立、縮小的實像，故B正確；
當成縮小的實像時，40cm>2f，f<30cm<2f，解得：15cm蠟燭燃燒變短，相當于蠟燭向下移動，那么像的運動方向與它相反，應該會上升，故C錯誤；
取走光屏，則凸透鏡照常成像，故D錯誤。
5.（2023七下·武義期末）如圖所示是小金通過實驗得到的凸透鏡的像距v和物距u的關系圖像，根據圖中信息，回答下列問題。
（1）該凸透鏡的焦距是　 　cm；
（2）當物距從15cm變為40cm的過程中，像的大小將　 　（選填“變大”“變小”或“不變”）。
【答案】（1）10 （2）變小
【解析】（1）物距等于焦距等于兩倍焦距時所成的是倒立等大的實像；
（2）物體李焦點越近，所成的像越大。
【解答】（1）物距等于焦距等于20cm時，成像，故焦距為10cm；
（2） 物距從15cm變為40cm的過程中 ，逐漸遠離焦點，故像將變小。
6.（2023七下·東陽期末）6月6日是全國愛眼日，為了預防近視，我們要做好眼保健操，保護好自己的眼睛。
（1）當我們看一個物體時，晶狀體和角膜的共同作用相當于一個　 　。它把來自物體的光會聚在視網膜上，形成一個倒立的、　 　的實像。
（2）過度用眼會導致眼睛近視，甲、乙兩圖中表示近視眼成像原理的是　 　圖。近視眼可通過佩戴丙圖中的　 　(填字母)透鏡來矯正。
【答案】（1）凸透鏡；縮小 （2）乙；C、E、F
【解析】圖中甲像成在視網膜后，是遠視眼的成因，用凸透鏡矯正。乙像成在視網膜前，是近視眼的成因，用凹透鏡矯正。丙中ABD是凸透鏡，CEF是凹透鏡。人的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凸透鏡，外界物體在視網膜上所成的像是倒立縮小的實像。近視眼由于眼球晶狀體曲度過大或者是前后徑過長導致像成在了視網膜前。可通過佩戴凹透鏡矯正。
【解答】（1）我們看一個物體時，晶狀體和角膜的共同作用相當于一個 凸透鏡，外界物體在視網膜上成一個倒立縮小的實像。
（2）表示近視眼成像原理的是乙，像成在了視網膜的前面，要用凹透鏡矯正，所以選CEF。
7.（2023七下·金東期末）在”探究凸透鏡成像規律”實驗中，小金先利用”平行光聚焦法”(如圖甲所示)粗略測出凸透鏡的焦距。根據操作完成下列問題：
（1）小金將測過焦距的凸透鏡、蠟燭以及光屏放置在光具座上的位置如圖乙所示，欲使光屏上成一個清晰的實像，應將光屏　 　(選填“靠近”或”遠離”，下同)凸透鏡；
（2）通過調整，光屏上出現了清晰的像后，某同學將自己的近視眼鏡取下來放在蠟燭和凸透鏡之間，發現光屏上的像變模糊了，此時他應將光屏　 　凸透鏡，光屏上才能再次成清晰的像。
【答案】（1）靠近（2）遠離
【解析】（1）根據圖甲確定凸透鏡焦距，利用，，成倒立、縮小的實像，確定光屏移動方向；
（2）近視眼鏡是凹透鏡，凹透鏡對光線具有發散作用。
【解答】（1）平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后，會聚在主光軸上一點，這點是凸透鏡的焦點，焦點到光心的距離是凸透鏡的焦距，所以凸透鏡的焦距是：；
當凸透鏡、蠟燭以及光屏放置在光具座上的位置如圖乙所示，此時，凸透鏡到光屏的距離，根據，，成倒立、縮小的實像，故欲使光屏上成一個清晰的實像，應將光屏靠近凸透鏡；
（2）通過調整，光屏上出現了清晰的像后，某同學將自己的近視眼鏡取下來放在蠟燭和凸透鏡之間，近視眼鏡是凹透鏡，凹透鏡對光線具有發散作用，會將光線推遲會聚成像，故此時他應將光屏遠離凸透鏡，光屏上才能再次成清晰的像。
8．（2023七下·婺城期末）為了研究眼的成像原理，小科用水透鏡模擬眼的晶狀體，通過注水或抽水可改變水凸透鏡凸度大小。光屏和水透鏡固定在光具座如圖所示的位置。請回答：
（1）點燃蠟燭后，調節水透鏡凸度，直至光屏上成一個清晰的　 　像（填像的具體特點）。
（2）若將點燃的蠟燭向左移動一小段距離，要使光屏上重新得到清晰的像，應采用下列　 　（填字母編號）兩種方法的組合。
A．光屏應向靠近透鏡的方向移動 B．對水凸透鏡抽水
C．光屏應向遠離透鏡的方向移動 D．對水凸透鏡注水
【答案】（1）倒立、縮小的實（2）A、B
【解析】（1）比較像距和物距的大小，從而確定成像的特點；
（2）根據“物近像遠大，物遠像近小”的規律分析判斷。
【解答】（1）根據圖片可知，此時像距小于物距，那么光屏上成倒立縮小的實像。
（2）若將點燃的蠟燭向左移動一小段距離，此時物距增大，根據“物遠像近小”可知，此時像距減小，即光屏向靠近凸透鏡的方向移動，故A正確，C錯誤；
根據前面的分析可知，此時像距減小，要使像向后移動到光屏上，就需要使光線發散，即減小水透鏡的凸度，那么應該對水透鏡抽水，故B正確，D錯誤。
9．（2022七下·杭州月考）在“探究凸透鏡成像規律”實驗中，有如下操作：
（1）實驗前，小科利用“平行光聚焦法”(如圖甲所示)粗略測出凸透鏡的焦距。焦距越小，凸透鏡對光的會聚作用越　 　(選填“強”或“弱”)；
（2）小科將(1)中測過焦距的凸透鏡、蠟燭以及光屏放置在光具座上的位置如圖乙所示，欲使光屏上成一個清晰的實像，應將光屏　 　(選填“靠近”或“遠離”)凸透鏡；
（3）通過步驟(2)的調整，光屏上出現了清晰的像后，小科將自己的近視眼鏡取下來放在蠟燭和凸透鏡之間，發現光屏上的像變模糊了，此時他應將光屏　 　(選填“靠近”或“遠離”)凸透鏡，光屏上才能再次成清晰的像。
【答案】（1）強（2）靠近（3）遠離
【解析】凸透鏡對光有會聚作用，能將平行光線會聚在凸透鏡焦點上。凸透鏡成像的規律牢記兩句口訣：物近像遠像變大，一倍焦距分虛實兩倍焦距分大小。
【解答】（1）凸透鏡對光具有會聚作用，凸透鏡的焦距越小，說明焦點距離光心越近，透鏡對光線的折射作用越強。
（2）由圖甲可知，凸透鏡的焦距為f=60cm-50cm=10cm
當凸透鏡、蠟燭以及光屏放置在光具座上的位置如圖乙時，物距為u=50cm-10cm=40cm
則物距與焦距的關系是u>2f，根據凸透鏡的成像規律可知：u>2f， 則f（3）將自己的近視眼鏡取下來放在蠟燭和凸透鏡之間，由于近視眼鏡是凹透鏡，對光線起發散作用，成像遠離凸透鏡，所以應將光屏遠離凸透鏡，光屏上才能再次成清晰的像。
10．（2023七下·金華期中）如圖甲為支付寶推出的掃臉支付裝置， 顧客站在攝像頭裝置前，攝像頭捕捉人臉即可在感光器上成像，進行顧客身份 識別。小科用凸透鏡成像實驗模擬支付裝置的成像規律（如圖乙）。請回答：
（1）該支付裝置中的感光器相當于圖乙中的　 　。
（2）人臉在感光器上成一個　 　（填像的性質）的實像。
（3）圖乙中小科改變物距（u），移動光屏找到清晰的像，記錄像距（v），得到下列一組數據：
u/cm 40 30 20 15 13.3 12.5
v/cm 13.3 15 20 30 40 50
①該凸透鏡的焦距為　 　cm。
②實驗過程中凸透鏡始終固定在光具座上50cm刻度處，若某次記錄時小科在光屏上看到了倒立放大的像，此時蠟燭在光具座上可能處于的刻度位置的范圍是　 　。
【答案】（1）光屏（2）倒立、縮小（3）10；30cm～40cm
【解析】（1）根據感光器的作用分析；（2）根據照相機的成像特點解答；
（3）①當物距等于像距時，物體和像恰好在二倍焦距上，即u=v=2f；
②根據凸透鏡的成像特點分析解答。
【解答】（1）感光器是用來成像的，相當于實驗乙中的光屏；
（2）攝像頭其實就是照相機，因此人臉在感光器上成一個倒立、縮小的實像。
（3）①根據表格可知，u=v=2f=20cm，解得：f=10cm；
②當f11.小金同學用蠟燭、凸透鏡和光屏做“探究凸透鏡成像規律”的實驗，裝置如圖所示。
（1）實驗過程中，當蠟燭距凸透鏡18 cm時，移動光屏至某一位置，能在光屏上得到一個等大清晰的像，則該凸透鏡的焦距是　 　cm。
（2）實驗過程中，不小心將一小片不透明的物質黏在凸透鏡上，則光屏上的像 (填字母)。
A．像是完整的，像的大小不變 B．像是完整的，像的大小變小
C．像是不完整的，像中間有一個黑點 D．像是不完整的，像中間有一個不透明物質的像
（3）小金同學多次實驗后發現，當光屏上呈現燭焰清晰的像時，將蠟燭和光屏的位置對調，仍能在光屏上得到一個清晰的像，出現這種現象的原因是　 　。
【答案】（1）9 （2）A （3）光在折射時，光路可逆
【解析】（1）根據凸透鏡的成像規律解答；
（2）凸透鏡的口徑大小，不會影響物體成像的性質，只是會影響成像的亮度，即口徑越大，會聚的光線越多，則像的亮度越大。
（3）根據“光路的可逆性”解答。
【解答】（1）當u=v=2f時，成倒立等大的實像，因此18cm=2f，解得：f=9cm。
（2）實驗過程中，不小心將一小片不透明的物質黏在凸透鏡上，相當于凸透鏡的面積變小，這只會影響像的亮度，而不會影響像的完整性和大小，故選A。
（3）小金同學多次實驗后發現，當光屏上呈現燭焰清晰的像時，將蠟燭和光屏的位置對調，仍能在光屏上得到一個清晰的像，出現這種現象的原因是：光在折射時，光路可逆。
12.（2023七下·金華期中）小明同學利用光具座、凸透鏡、蠟燭、光屏等實驗器材探究凸透鏡成像的規律。
（1）平行于凸透鏡主光軸的入射光經透鏡折射后會聚的情形如圖甲，可見此凸透鏡的焦距為　 　cm。
（2）小明將蠟燭移至至光具座上15cm刻度線處，凸透鏡固定在50cm刻度線處，如圖乙所示，光屏應在　 　（選填“Ⅰ”、“Ⅱ”或“Ⅲ”）區域內移動，才能在光屏上得到清晰的倒立實像，且這個像是　 　（填“縮小”、“放大”或“等大”）的像。
（3）如果實驗中固定好透鏡和蠟燭后，發現無論如何移動光屏，光屏上只有一個與透鏡大小幾乎相同的光斑，其原因可能是　 　。
【答案】（1）15 （2）l；縮小 （3）此時蠟燭在凸透鏡焦點處
【解析】（1）凸透鏡的焦距就是焦點到光心之間的距離；
（2）根據圖片確定物距，再與焦距進行比較，從而確定成像的特點和位置即可；
（3）從凸透鏡焦點射出的光線，經過凸透鏡后，折射光線與主軸平行，據此分析解答。
【解答】（1）根據圖甲可知，該凸透鏡的焦距f=65cm-50cm=15cm；
（2）小明將蠟燭移至至光具座上15cm刻度線處，凸透鏡固定在50cm刻度線處，此時物距u=50cm-15cm=35cm，此時u>2f，成倒立縮小的實像，且f（3）如果實驗中固定好透鏡和蠟燭后，發現無論如何移動光屏，光屏上只有一個與透鏡大小幾乎相同的光斑，其原因可能是此時蠟燭在凸透鏡焦點處。
13．（2023七下·洞頭期中）投影儀是一種可以放大畫面的投影式光學儀器，產生大而明亮的效果，因此被廣泛使用于我們的生活當中，如電影院、教室等場所。而其中起到放大效果的元件其實就是我們所熟知的凸透鏡，小光使用了家里面一面未知焦距的放大鏡想要用其來放大手機上的照片，并成像在光屏上，三者擺放位置如下。
（1）小光可以通過什么方法測出焦距？　 　
（2）小光通過上述方法測出放大鏡的焦距是10cm，那么手機和放大鏡之間的距離應該在 　cm之間
（3）小光想選擇一種材料作為自制投影儀的光屏，他在家里找到了形狀相同的白色陶瓷盤子和白色泡沫塑料盒子，你認為更適合的是哪一種材料？為什么？　 　
（4）如果他想要繼續放大光屏上所成的像，那么在他接下來的操作應該是　 　，像放大后，他發現光屏上的像不完整，導致這一現象的原因可能是？　 　，
【答案】（1）用凸透鏡對準平行光，在凸透鏡后面前后移動白紙，在白紙上找到一個最小最明亮的光斑，光斑到凸透鏡的距離就是焦距或者使用凸透鏡在光屏上成一個倒立等大的像，焦距是物距一半。
（2）10～20
（3）白色泡沫塑料盒子，因為泡沫塑料比較粗糙，會發生漫反射，就可以在所有的方向上都看到像
（4）向右移動手機或者向左移動放大鏡；可能原因是三者中心沒有在同一高度
【解析】①凸透鏡對光的會聚作用：經過凸透鏡焦點的光線折射后平行主光軸射出；平行主光軸的光線折射后經過凸透鏡的焦點；經過凸透鏡光心的光線不發生偏折。
②凸透鏡成像規律：
u>2f，fu=2f，v=2f，倒立等大的實像，應用是測焦距；
f2f，倒立放大的實像，應用是投影儀、幻燈機；
u=f，不成像；
u<2，正立放大的虛像，應用是放大鏡；
凸透鏡成像物與像的變化特點：大象走大步，小象走小步；物近像遠像變大。
③陶瓷盤子的表面很光滑，射到平面鏡表面上的陽光產生鏡面反射，只有在特定位置的人才能看到反射光線，而泡沫的表面比較粗糙，會進行漫反射，把射來的光向四面八方反射，我們的眼睛能從不同的方向看到周圍不發光的物體，就是因為光照在物體表面發生漫反射的緣故。
④物體靠近凸透鏡，像會遠離凸透鏡，像會變大，即“物近像遠像變大”；在凸透鏡成像實驗中，要求蠟燭燭焰的中心、凸透鏡中心、光屏中心在同一高度，使像能成在光屏中央。實驗中出現像不完整的現象，即像為成在光屏中央，可能是三者的中心未在同一高度。
【解答】（1）凸透鏡對光線具有會聚作用，平行主光軸的光線經過凸透鏡折射后，折射光線會經過凸透鏡的焦點。在凸透鏡成像中，當物距等于凸透鏡的兩倍焦距時，會成一個倒立等大的實像。
（2）物體在凸透鏡的一倍焦距到兩倍焦距之間成倒立放大的實像，該凸透鏡的焦距為10cm，故物距在10cm-20cm之間。
（3）陶瓷盤子的表面很光滑，射到平面鏡表面上的陽光產生鏡面反射，只有在特定位置的人才能看到反射光線，而泡沫的表面比較粗糙，會進行漫反射，把射來的光向四面八方反射，我們的眼睛能從不同的方向看到周圍不發光的物體，就是因為光照在物體表面發生漫反射的緣故。
（4）物體靠近凸透鏡，像會遠離凸透鏡，像會變大，即“物近像遠像變大”；在凸透鏡成像實驗中，要求蠟燭燭焰的中心、凸透鏡中心、光屏中心在同一高度，使像能成在光屏中央。實驗中出現像不完整的現象，即像為成在光屏中央，可能是三者的中心未在同一高度。
14.（2023七下·永嘉期中）科學課上，同學們開展“制作照相機模型”項目化學習活動，活動包括學習原理、制作簡易照相機、評價模型作品三個環節。
（1）【學習】制作模型前，通過探究凸透鏡成像規律的實驗，知道物距（u），像距（v）應該滿足f＜v＜2f，膠片上成的像的特點是　 　。
（2）【制作】小組同學利用A4卡紙、半透明紙和凸透鏡制作出簡易相機模型，組內同學進行測試時，發現拍攝不同距離的景物，有時模糊，請你指出該模型可能存在的缺陷是　 　。
（3）【制作】評價量表是作品制作過程的指引，又是作品等級評定的依據，下表為某小組設計的量規，將表格補充完整。
自制照相機評價量規
評價指標 作品等級
優秀 合格 待改進
功能完善 ①　 　 ②　 　 ③　 　
結構完整 結構完整，能成像 結構較完整，能成像 結構不完整，不能成像
外形美觀 有固定的外形，且美觀 有固定的外形，較美觀 無固定的外形，不美觀
（4）【改進】小組同學根據“功能完善”評價指標，認為照相機模型存在功能上的缺陷，組內同學提出了改進的建議　 　。
【答案】（1）倒立、縮小的實像
（2）不能調節像距
（3）能調節像距，成像清晰；不能調節物距，成像清晰；不能調節物距，成像模糊
（4）做一個可伸縮的鏡頭，來調節像距。
【解析】（1）根據物距和焦距的大小關系，確定凸透鏡的成像特點；
（2）在凸透鏡成像時，如果物距發生改變，那么像距也會相應發生改變，只有將光屏調到最佳位置才能看到清晰的實像，據此分析解答；
（3）可從成像的清晰度和是否能夠調節像距的角度設計評價量規的指標。
（4）可從調節像距的角度分析解答。
【解答】（1）根據凸透鏡成像的特點可知，當f2f，那么光屏上成倒立縮小的實像。
（2）根據圖片可知，鏡頭和影響傳感器之間的距離是固定不變的，即像距不變，那么該模型可能存在的缺陷是：不能調節像距。
（3）根據成像的清晰度和是否調節像距，將表格補充如下：
自制照相機評價量規
評價指標 作品等級
優秀 合格 待改進
功能完善 ①能調節像距，成像清晰 ②不能調節物距，成像清晰 ③不能調節物距，成像模糊
結構完整 結構完整，能成像 結構較完整，能成像 結構不完整，不能成像
外形美觀 有固定的外形，且美觀 有固定的外形，較美觀 無固定的外形，不美觀
（4）小組同學根據“功能完善”評價指標，認為照相機模型存在功能上的缺陷，組內同學提出了改進的建議：做一個可伸縮的鏡頭，來調節像距。
典例分析
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典例分析
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典例分析
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典例分析
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