一、知识点梳理

（一） 透镜

1、透镜

(1)透镜:由透明材料磨制而成的,两个折射面都是球面,或一面是球面而另一面是平面的透明体,叫作透镜。

(2)凸透镜:中间厚、边缘薄的透镜叫作凸透镜,如照相机、幻灯机、放大镜、显微镜的镜头、远视镜片(也叫作老花镜)等。凸透镜对光线具有会聚作用,因此凸透镜又称为会聚透镜。如图5-1甲所示。

(3)凹透镜:中间薄、边缘厚的透镜叫作凹透镜。如防盜门上的猫眼、近视镜片等。凹透镜对光线具有发散作用,因此凹透镜又称为发散透镜。如图乙所示。

2、透镜的描述

(1)主光轴:通过两个球面球心的直线。简称主轴。

(2)光心:主光轴上的一个特殊点,透过它的光线的传播方向不变。

(3)焦点:如图5-2甲所示,凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点,这个点叫作凸透镜的焦点(用F表示)。

如图5-2乙所示,凹透镜能使跟主光轴平行的光线通过凹透镜折射后变得发散,且这些折射光线的反向延长线都交于一点,这一点叫作凹透镜的焦点(用F表示)。

(4)焦距:焦点到光心的距离叫作焦距(用字母f表)。如图所示。

3、透镜对光的作用

凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光有发散作用。

4、透镜中的三条特殊光线

(1)凸透镜的三个特殊光线(如图5-3甲)

①经过光心的光线传播方向不改变；

②与主光轴平行的光线经折射后过焦点；

③经过焦点的光线经折射后平行于主光轴。

(2)凹透镜的三条特殊光线(如图乙)

①经过光心的光线传播方向不改变；

②与主光轴平行的光线经折射后的反向延长线过虚焦点；

③射向虚焦点的光线经折射后平行于主光轴。

（二）生活中的透镜

1、照相机

(1)结构:如图所示。照相机由镜头、调焦环、光圈环、快门、胶片、取景窗组成。

(2)原理:照相机是利用凸透镜成缩小实像的原理来工作的。照相机的镜头相当于凸透镜,胶片相当于光屏,机壳相当于暗室。被拍照的物体到镜头的距离要大于2倍焦距才能在胶片上得到倒立、缩小的实像。

(3)调节:照相机根据需要成像的大小,先调节物距的大小,再调节像距的大小。

2、投影仪

(1)结构:投影仪由反光镜、光源、聚光镜(螺纹透镜)、凸透镜、平面镜等构成。如图所示。

(2)原理:投影仪的镜头相当于凸透镜,银幕相当于光屏。投影仪是利用凸透镜能成倒立放大的实像制成的。

3、放大镜

(1)原理:放大镜就是一个短焦距的凸透镜,是利用凸透镜能成正立、放大的虚像的原理制成的。

(2)使用规则:把要观察的物体放在离凸透镜的距离小于焦距的位置,眼睛通过放大镜就能看到正立、放大的虚像,物体在焦距以内越靠近焦点,像越大。

4、实像、虚像

实像:照相机和投影仪所成的像,是光通过凸透镜射出后会聚形成的,如果把感光胶片放在像的位置,就能记录下所成的像,这种像叫作实像。

虚像:平面镜、放大镜所成的像,不是由实际光线会聚而成的,这样的像叫作虚像。

（三）探究凸透镜成像规律

1、物距和像距

(1)物距:物体到凸透镜光心的距离,常用u表示。

(2)像距:像到凸透镜光心的距离,常用v表示。

2、实验探究:凸透镜成像的规律

(1)提出问题:照相机、投影仪、放大镜都是利用凸透镜来工作的,为什么同样是凸透镜,所成像的虚实、大小、倒正不同?

(2)猜想或假设:照相机、投影仪、放大镜改变的是到凸透镜的物距,可得到不同的像,于是猜想:凸透镜成像情况与物距和像距有一定关系。

(3)实验步骤:

①将点燃的蜡烛、透镜、光屏依次安放在光具座上,调整烛焰的中心、透镜的光心、光屏的中心使其在同一高度。

②调节蜡烛到透镜间的距离,使u>2f,左右移动光屏,直到在光屏上能够看到烛焰清晰的像,记下此时的物距和像距。

③调节蜡烛到透镜间的距离,使f<u<2f,左右移动光屏,直到在光屏上能够看到烛焰清晰的像,记下此时的物距和像距。

④调节第蜡烛到透镜间的距离,使u<f,左右移动光屏,成不了像,在光屏一侧透过透镜观察成像。

⑤根据实验总结凸透镜成像的规律。

(4)实验结论:凸透镜成像的规律见下表。

（四）眼睛和眼镜

1、眼睛

(1)结构:如图所示,角膜和晶状体的共同作用相当于一个凸透镜,它把来自物体的光会聚在视网膜上,形成物体的像；虹膜能调节瞳孔的大小,控制进入眼睛的光的数量；睫状体起到改变晶状体的形状,从而改变晶状体的焦距的作用。

(2)眼球的调节:光通过晶状体和角膜会聚在视网膜上,视网膜上的视神经细胞把这个信号传输给大脑，就看到了物体。眼睛通过睫状体来改变晶状体的形状：

①看远处物体时,睫状体放松,晶状体变薄,光刚好会聚在视网膜上,如图甲所示。

②看近处物体时,睫状体收缩,晶状体变厚,对光的偏折能力变大,近处射来的光线刚好会聚在视网膜上,眼睛就可以看清近处的物体,如图乙所示。

2、近视眼及其矫正

(1)特点:近视眼只能看清近处的物体,看不清远处的物体。

(2)形成原因:晶状体变凸,折光能力变强,来自远处某点的光会聚在视网膜前,到达视网膜时,是一个模糊的光斑,如图甲所示。

(3)矫正方法:利用凹透镜使光线发散,在眼睛前面放一个凹透镜,就能使远方物体在视网膜上成像,如图5-8乙所示。

3、远视眼及其矫正

(1)特点:只能看清远处的物体,看不清近处的物体。

(2)形成原因:晶状体太薄,折光能力变弱,来自近处的光还没有会聚就到达视网膜上了,视网膜上形成一个模糊的光斑,如图甲所示。

(3)矫正方法:利用凸透镜使光线会聚,在眼睛前面放一个凸透镜,就能使近处物体在视网膜上成像,如图乙所示。

（五）显微镜和望远镜

1、显微镜

(1)结构

物镜:靠近物体一侧的透镜组,相当于一个凸透镜,f<u<2f时,成倒立、放大的实像,且v>2f。

目镜:靠近眼睛一侧的透镜组,相当于一个凸透镜,u<f时,成正立、放大的虚像,可直接用眼看到。

反光镜:分平面镜和凹面镜两个面。

载物片:装载被观察的物体。

(2)原理:被观察的物体放在物镜的1倍焦距到2倍焦距之间,由物镜成一个倒立、放大的实像,实像刚好落在目镜的焦点以内；再由目镜成一个正立、放大的虚像,经过两次放大后,眼睛就能通过显微镜观察到物体的细微部分。

(3)作用:用来观察细微物体或物体的细微部分。

2、望远镜

(1)结构。

物镜:焦距大,u>2f,v≈f,像在焦点外侧成倒立缩小的实像,口径尺寸大,便于会聚更多的光线,使成像更明亮。

目镜:焦距小,u<f,成正立、放大的虚像,以物镜成的实像为物体,进行第二次成像。

(2)原理:如图所示,望远镜的物镜和目镜的主光轴重合,相邻一侧的焦点F1与F2重合。遥远的天体AB到物镜的距离远大于物镜焦距的2倍,由凸透镜的成像规律知,AB的像A'B'到物镜的距离稍大于物镜的焦距,到目镜的距离稍小于目镜的焦距,所以通过目镜会看到A'B'的放大的像。

(3)作用:用来观察远距离的物体。

3、视角

一个物体能不能被看清楚,与物体在视网膜上所成的像的大小有关。视网膜上的像越大,受到刺激的感光细胞越多,眼对物体的细微部分分辨得就越清楚。视网膜上像的大小取决于物体对眼的光心所张的角的大小,被观察的物体两端到人眼光心所夹的角叫作视角。

二、主要考点梳理

（一）透镜

1、在中考中经常考查透镜对光线的会聚作用,以选择题和作图题出现。

2、考查凸透镜的三条特殊光线：

(1)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将通过焦点；

(2)过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴；

(3)通过光心的光线的传播方向不变。

题型多以作图题为主。

（二）生活中的透镜

主要考查照相机和幻灯机的调节,多以选择题的形式出现在中考试题中。

三、凸透镜成像的规律

从上表可以看出,凸透镜成像规律可以这样记忆:

一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小,物近像远像变大。

意思是说:

• 一倍焦距是成实像和虚像的分界点,当物距大于一倍焦距时,凸透镜始终成的是实像；
• 当物距小于一倍焦距时,凸透镜始终成的是虚像。
• 二倍焦距是成放大实像和缩小实像的分界点。
• 当物距大于两倍焦距时成缩小的实像,在一倍焦距和两倍焦距之间时,成放大的实像。
• 当凸透镜成实像时,如果物距减小,那么像距会增大,同时像也会变大。

（四）眼睛和眼镜

人的眼睛是一架焦距可变的精密的照相机。

正常情况下,人眼看近处和远处的物体都可以调节。

近视眼是由于眼睛的晶状体变厚或者眼球的前后径过长,不能看清远处的物体,必须戴凹透镜矫正；

远视眼是由于眼睛的晶状体变薄或者眼球的前后径过短,不能看清近处的物体,必须戴凸透镜矫正。

（五）显微镜和望远镜

显微镜的目镜和物镜都是凸透镜,其中物镜相当于一个投影仪,目镜就是一个普通的放大镜。

望远镜的目镜和物镜都是凸透镜,其中物镜相当于一架照相机,目镜就是一个普通的放大镜。

三、经典题型解析

题1：烛焰通过凸透镜恰好在光屏上得到一个放大的像,若保持凸透镜位置不变,把烛焰和光屏位置对调一下,则（ ）。