資源簡介

§6－3生活中的透鏡 §6－4眼睛和眼鏡
［教學過程］
一、生活中的透鏡：
（1）照相機原理：
當物距u＞2f時，像距f＜v＜2f成倒立縮小的實像。
（2）幻燈機和投影儀原理：
當物距2f＞u＞f，像距v＞2f成倒立放大的實像。
（3）放大鏡原理：
當物距 u＜f，像距v ＜0成正立放大虛像且像和物在同側。
（4）顯微鏡
（5）望遠鏡:
下圖為伽利略望遠鏡原理光路圖。
此圖為開普勒望遠鏡原理光路圖,
廣義上的望遠鏡不僅僅包括工作在可見光波段的光學望遠鏡，還包括射電，紅外，紫外，X射線，甚至γ射線望遠鏡。我們探討的只限于光學望遠鏡。
1609年，伽利略制造出第一架望遠鏡，至今已有近四百年的歷史，其間經歷了重大的飛躍，根據物鏡的種類可以分為三種：
（1）折射望遠鏡
折射望遠鏡的物鏡由透鏡或透鏡組組成?！≠だ园l明的望遠鏡在人類認識自然的歷史中占有重要地位。它由一個凹透鏡（目鏡）和一個凸透鏡（物鏡）構成。其優點是結構簡單，能直接成正像。但自從開普勒望遠鏡發明后此種結構已不被專業級的望遠鏡采用，而多被玩具級的望遠鏡采用，所以又被稱做觀劇鏡。
開普勒望遠鏡：原理由兩個凸透鏡構成。由于兩者之間有一個實像，可方便的安裝分劃板，并且各種性能優良，所以目前軍用望遠鏡，小型天文望遠鏡等專業級的望遠鏡都采用此種結構。但這種結構成像是倒立的，所以要在中間增加正像系統。
（2）反射望遠鏡
該類鏡最早由牛頓發明，其物鏡是凹面反射鏡，沒有色差，而且將凹面制成旋轉拋物面即可消除球差。凹面上鍍有反光膜，通常是鋁。反射望遠鏡鏡筒較短，而且易于制造更大的口徑，所以現代大型天文望遠鏡幾乎無一例外都是反射結構。
反射望遠鏡的結構里，除了主物鏡外，還裝有一或幾個小的反射鏡，用來改變光線方向，便于安裝目鏡。
（3）折反射望遠鏡。
折反射望遠鏡的物鏡是由折射鏡和反射鏡組合而成。主鏡是球面反射鏡，副鏡是一個透鏡，用來矯正主鏡的像差。此類望遠鏡視場大，光力強，適合觀測流星，彗星，以及巡天尋找新天體。
二、眼睛和眼鏡：
人的眼睛近似球形，位于眼眶內。正常成年人其前后徑平均為24mm，垂直徑平均23mm。最前端突出于眶外12－－14mm，受眼瞼保護。眼球包括眼球壁、眼內腔和內容物、神經、血管等組織。
正常眼
（一）1. 什么是近視眼
近視眼是指眼球在調節放松狀態下，平行光線（一般認為來自5m以外）經眼球屈光系統后聚焦在視網膜之前，產生遠距視物模糊。
2. 成因：
①軸性近視：是指眼軸較長而眼的屈光力正常，這是最常見的一種近視。常見的軸性近視與發育和遺傳有關，不良的衛生習慣加速發展，如閱讀時燈光照明不合理，坐姿不端正，距書本及工作目標太近，以及過度用眼等。
②屈光性近視：是指眼軸正常但眼的屈光力增強。（在無調節狀態下平行光線經眼屈光系統屈折后，不能準確聚焦于視網膜上，就稱為屈光不正。 聚焦在視網膜之前為近視，在視網膜之后為遠視。）
3. 矯正方案：
（二）1. 什么是遠視眼
在完全靜止的調節狀態下，由遠距離（指5米以上）目標投射的光線，集合在視網膜之后。這種反常的屈光狀態稱為遠視眼。
2. 遠視眼形成的原因主要是：
（1）眼軸過短如小眼球。
（2）眼軸正常而屈光系統的屈光力過弱，如角膜的弧度過平以及屈光指數偏低等。
3. 矯正方案：
（注：老花眼和遠視眼是一回事嗎？
老花眼是因年老后水晶體（晶狀體）硬化或部分硬化，對光感調節不足，致使進來的光線的焦點不能準確聚集在視網膜上，而落在視網膜后面，使近視或閱讀不清楚。
老花眼，是隨人的年齡增長而衰老的生理現象，它并不屬于屈光不正范疇之內。而遠視眼，則是屈光不正的一種。）
【典型例題】
例1.一支蠟燭的燭焰與凸透鏡的距離是20厘米，在另一側光屏上得到與燭焰等大的像，移動蠟燭與凸透鏡的距離為u則（ ）
A. 當u＝22厘米時，凸透鏡成縮小實像
B. 當u＝11厘米時，凸透鏡成放大虛像
C. 當u＝15厘米時，凸透鏡成放大實像
D. 當u＝8厘米時，凸透鏡成放大實像
分析與解答：由于光屏上得到與燭焰等大的像，可知u＝2f，即20厘米＝2f，所以f＝10厘米，當u＝22厘米時，滿足u＞2f，能成倒立縮小的實像；當u＝11厘米和u＝15厘米時，滿足f＜u＜2f，能成倒立放大實像；當u＝8厘米時，滿足u＜f，能成正立放大虛像。所以正確答案為A、C。
例2. 某同學將一支點燃的蠟燭放在距凸透鏡15cm處時，在光屏上得到一個縮小的像．當蠟燭距透鏡9cm時，在光屏上得到一個放大的像。這個凸透鏡的焦距可能是（ ）
A. 10 cm B. 8 cm C. 6 cm D. 4 cm
分析與解答：在理解物距與焦距關系的基礎上，就可以得到答案。
解：u＝15cm時，是縮小實像　　
∴　u＞2f　15 cm＞2f　f＜7.5 cm　　
又知u＝9cm時，是放大實像
∴　f＜9 cm＜2f　f＞4.5 cm
綜合兩個不等式得：4.5cm＜f＜7.5 cm　
∴　選C
例3. 在做“研究凸透鏡成像”的實驗時，當把點燃的蠟燭放到距離凸透鏡20cm遠處時，小新看到了燭焰放大的像，他所用的凸透鏡的焦距可能是（ ）
A. 40cm B.30cm C. 15cm D. 10cm
分析與解答：小新看到了燭焰放大的像，說明有兩種情況：一種為倒立放大的實像，一種為正立放大的虛像。當物體在一倍焦距以內，在凸透鏡的同側成正立放大的虛像，所以答案B正確；當物體在一倍焦距和二倍焦距之間，在凸透鏡的另一側成倒立放大的實像，即f也就是f<20cm<2f，解得焦距的范圍是10cm∴　選B、C
例4. 現在許多人在旅游時都喜歡使用一種小型自動照相機，俗稱“傻瓜機”。這種照相機只要裝上電池和膠卷就能隨時使用。要想拍照時，只需打開鏡頭蓋子，對著要拍攝的景物不用調焦也不用調光圈，只要按一下按鈕就能拍下所需的照片。下面是該種照相機的實物圖和部件名稱。請回答下列問題。
（1）照相機的“鏡頭”相當于一個 。
（2）“軟片室”內放置的是什么？
（3）照相機所成的像是怎樣的。
分析與解答：照相機的“鏡頭”相當于一個凸透鏡；“軟片室”內放置的是感光膠片；根據凸透鏡成像規律：當u>2f時，則在凸透鏡的另一側成倒立、縮小、實像，所以照相機所成的像是倒立的、縮小的實像。
例5. 某人照完半身像，想再利用同一個照相機照一張全身像，這時他應該離相機遠些還是近些？同時調節調焦環，使膠片遠離鏡頭還是靠近鏡頭？
分析與解答：從拍半身像改為拍全身像，實際上像縮小了，此時像距應該縮小，同時增大物距。
解答：人應該遠離相機，同時使膠片靠近鏡頭。
例6. 小明同學在校門前給全班同學照集體像，發現兩邊的兩個同學照不上，請幫助他解決這個問題。
分析與解答：若使兩個同學的像再進入底片內，全班同學的像就要縮小了。
根據凸透鏡成像時，物距增大，像距減小，像也減小的規律進行調節。只要小明向后退一些增大物距，同時縮短鏡頭與膠片的距離來減小像距，就可以把全班同學都照進去了。
解答：請小明往后退一些，同時縮短鏡頭與膠片的距離，就能把全班同學都照上了
例7. 放映幻燈時，要想使屏幕上出現放大的“上”字，幻燈片的插法應選用圖中的 （ ）
分析與解答：根據幻燈機成像的原理：當物距2f＞u＞f，才能成倒立放大的實像，要想使屏幕上出現放大的“上”字，則幻燈片應倒著插，即將A圖中的“上”字倒過來就變成了B圖中的字了。所以選擇答案B。
例8. ①人的眼睛像一架照相機，________相當于照相機的鏡頭，________相當于照相機內的膠片。（晶狀體，視網膜）
②產生近視眼的原因之一是晶狀體太厚，來自遠處某點的光會聚在視網膜__________，到達視網膜上的是一個模糊的光斑?？梢岳胈______鏡能使光線__________的特點來矯正。（前，凹透，發散）
③遠視眼是由于來自近處某點的光還沒有會聚到一點就到達__________了。我們可以利用_______鏡能使光線___________的特點來矯正。（視網膜，凸透，會聚）
④正常人眼的明視距離為________cm；要從平面鏡中看到自己的臉部，平面鏡到人臉的距離最好是_______cm。 （25，12.5）
【模擬試題】
一、選擇題：
1. 當光從空氣斜射到水面時，則 （ ）
A. 只發生折射，且折射角小于入射角．
B. 只發生折射，且折射角大于入射角．
C. 既有反射，又有折射，且折射角小于入射角．
D. 既有反射，又有折射，且折射角大于入射角
2. 下述哪種情況下成的是虛像？（ ）
A. 照相機中底片上形成的畫面。
B. 放幻燈時，屏幕上出現的畫面。
C. 做小孔成像實驗時，塑料布屏上形成的畫像。
D. 從池塘中看到的游魚．
3. 一條光線從三棱鏡的一個側面射入，從另一個側面射出，如圖所示的四個光路可能正確的是（ ）
4. 在凸透鏡成像中，放大實像和縮小實像的轉換點在 （ ）
A. 焦點處 B. 一半焦距處 C. 2倍焦距處 D. 無法確定
5. 與電影放映機成像原理相當的儀器是（ ）
A. 照相機 B. 放大鏡 C. 投影儀 D. 潛望鏡
6. 在“研究凸透鏡成像”的實驗中，我們發現 （ ）
A. 放大的像都是虛像 B. 實像都是縮小的
C. 倒立的像都是縮小的 D. 縮小的像都是倒立的．
7. 放映幻燈時，幻燈片到鏡頭距離為10厘米，屏幕上得到正立、放大的像，若幻燈片距鏡頭為3厘米時，屏幕上將 （ ）
A. 得到正立、縮小的像。 B. 得到正立、放大的虛像。
C. 得到一個小的光斑。 D. 不能在屏幕上看到像。
8. 如圖是常見的視力缺陷成像情況，則下列說法正確的是（ ）
A. 甲圖表示的是近視眼，乙圖表示是遠視眼
B. 甲圖表示的是遠視眼，乙圖表示是近視眼
C. 甲、乙兩圖都表示的是近視眼
D. 甲、乙兩圖都表示的是遠視眼
9. 在離焦距是15厘米的凸透鏡的正前方100厘米處,一物體以10厘米/秒的速度向凸透鏡靠攏，運動8秒鐘時物體所成的像是（ ）
A. 倒立放大的實像 B. 倒立縮小的實像
C. 正立放大的虛像 D. 等大倒立的實像
10. （多選）光線從一種透明物質進入另一種透明物質時，下列說法中正確的是 [ ]
A. 光線的傳播方向一定會發生改變．
B. 光線的傳播方向不一定發生改變．
C. 當光線從水中斜射進入空氣時，折射角大于入射角．
D. 當光線從空氣斜射進入玻璃時，折射角小于入射角．
二、填空題：
11. 折射：光從一種介質 另一種介質時，在介質表面發生 的現象叫折射。
現象：斜插入水中的筷子看起來 彎；潛水員從水中看岸上的樹木 （偏高、偏低、不變）。（不論從水中向岸上看還是從岸上向水里看，像位置比物體位置偏上）
12. 凸透鏡有 個 焦點，對光線起 作用；凹透鏡有 個 焦點，對光線起 作用
13. 如圖所示，凸透鏡正對著太陽光，紙在它的另一側可以來回移動，紙上得到的光斑距凸透鏡15cm，要想利用這個凸透鏡成縮小的實像，物體到凸透鏡的距離應該________。
14. 一個凸透鏡的焦距是10厘米，若用它觀察郵票上的小字，則郵票到透鏡的距離應_________10厘米（選填“小于”、“大于”或“等于”）
15. 如圖所示是一臺投影機的示意圖．其中A是 ，A的作用是 ；B是 ，B的作用是 。
16. 老花眼鏡是________透鏡，它的“度數”等于它的焦距（用m作單位）的倒數乘100，小明拿著爺爺的眼鏡，測得其焦距為25cm，小明爺爺眼鏡的“度數”為_________度。
17. 通常的望遠鏡（或顯微鏡）可看作是由兩個透鏡組成，靠近眼睛的透鏡叫做_________，靠近被觀察物體的透鏡叫做_________。
18. 把一個物體放在甲凸透鏡前40厘米處，移動另一側的光屏，可在光屏上得到一個與物體等大的像，再將此物體放在乙凸透鏡前15厘米處，移動另一側的光屏得不到像，而且也觀察不到虛像，則甲、乙兩個凸透鏡的焦距之比是 。
三、實驗題
19. 某同學在做“研究凸透鏡成像”的實驗時：
（1）先把凸透鏡正對著太陽，移動透鏡，在地上得到一個亮點，并用刻度尺測出亮點到凸透鏡的距離，這樣做是為了______。實驗時，應把凸透鏡、蠟燭焰、光屏放在光具座上，使凸透鏡、燭焰、光屏的中心在同一高度，目的是使______的像成在______。
（2）圖中畫出研究凸透鏡成像規律的光具座，請在光具座上的方括號里填入該位置應安放的實驗器材的名稱。
四、作圖題
20. 一束光線在空氣中，射向半圓形玻璃磚，O為圓心，在玻璃磚直徑一側涂有反射層，如圖所示，試畫出光線進入玻璃磚后的傳播情況。
21. 下圖中畫出了光線通過透鏡前后的傳播方向，試在圖中填上適當類型的透鏡。
22. 畫出圖中光線通過透鏡后的傳播方向。
五、簡答題：
23. 老花鏡的“度數”等于它的焦距的倒數乘100。請設計一個測老花鏡度數的最簡單的方法。要求寫出所用器材、操作步驟和計算公式。
【試題答案】
1. C 2. D 3. C 4. C 5. C 6. D 7. D
8. A 9. A 10. BCD
11. 斜射入 偏折 變 偏高
12. 兩 實 會聚 兩 虛 發散
13. 大于30厘米
14. 小于
15. 平面鏡 改變光路 凸透鏡 成倒立放大的實像
16. 凸 400
17. 目鏡，物鏡
18. 4：5
19. （1）測出凸透鏡的焦距（或估測凸透鏡的焦距）燭焰 光屏中間
（2）蠟燭 凸透鏡 光屏
20. 21.
22.
23. 器材：刻度尺。步驟：
（1）晴天把鏡片放在陽光下，使光線與鏡片垂直。
（2）調整鏡片與地面的距離，使地面上的光點（或光盤）最小，最清晰。
（3）以米為單位用刻度尺測量鏡面到地面上光點的距離，用f表示。
計算公式：鏡片度數。
【勵志故事】
三條魚的命運
盆中，有三條鮮活的魚。
他們要被主人殺掉下酒。 在被主人端到河邊的時候，他們已經共同意識到了事情的嚴重性。
怎么辦？怎么辦？
他們激烈地爭論著自己要怎樣應付。甲說：“不如我們共同跳出去吧？你看這盆邊不高?！薄叭绻贿M河中，那是要先被殺掉嗎？這是個極度危險的辦法，我還是再想想?！币艺f。丙沒說話，只是想看看他們的結果，然后再決定自己怎么辦。
“時間就是生命！“甲使盡全身的力氣，一下子跳進了河中。乙還要思索自己是否有勇氣的時候，被主人拿起來殺掉了，死不瞑目。丙被嚇得暈頭轉向，亂了方寸，當然也是死不瞑目。
甲撥開了溶著同伴鮮血的河水，游走了，開始了自己全新的生活。
生活也許沒有這么多生死存亡的時刻，但確實有太多猶豫和觀望。機會是不等人的，青春也會很快逝去。我們不要等到老的時候再遺憾：“我這輩子光在盆里等待了?！?/p>

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