專題05透鏡及其應用

--如何理解透鏡的“會聚”與“發(fā)散，作用？

【方法技巧】判斷透鏡的“會聚’‘、“發(fā)散作用的最簡單方法就是將原入射光線延長，比較入射光束和折射

光束的輻射范圍，若輻射范圍變小則為會聚（圖甲），反之則為發(fā)散（圖乙）。不要誤認為會聚等于相

交，發(fā)散等于不相交。

圖甲圖乙

【典例剖析】下列關于凸透鏡對光的會聚作用的理解不正確的是

A.凸透鏡能使平行于主光軸的光線會聚于焦點

B.凸透鏡使能夠會聚的光線提前會聚

C.任何一束光線通過凸透鏡后都將會聚于一點

D.凸透鏡能使發(fā)散的光線減小發(fā)散

【答案】C

【方法指導】

凸透鏡對光線有會聚作用，能使光線的夾角變小。

【解析】

A.跟主光軸平行的光線通過凸透鏡折射后光線會聚在焦點上，故A正確，A不符合題意；

BC.凸透鏡使能夠會聚的光線提前會聚，但原來發(fā)散的光線不一定能會聚于一點，故B正確，B不符合題

意，C錯誤，C符合題意；

D.凸透鏡對光線有會聚作用，凸透鏡能使發(fā)散的光線減小發(fā)散，故D正確，D不符合題意。

故選Co

如何測凸透鏡焦距？

【方法技巧】方法'一:太陽光聚焦法：

a.讓凸透鏡正對著太陽光，拿一張白紙在它的另一側(cè)來回移動，直到紙上的光斑最小為止。

b.用刻度尺測出光斑到凸透鏡的距離。；

c.凸透鏡的焦距產(chǎn)

方法二：物像等大法：

a.在光具座上從左至右依次放蠟燭、凸透鏡、光屏，點燃蠟燭，調(diào)整蠟燭、凸透鏡、光屏，使它們的中

心在同一高度，移動凸透鏡和光屏，直到光屏上出現(xiàn)倒立等大的實像為止。

b.測出蠟燭到凸透鏡的距離。；凸透鏡的焦距產(chǎn)。/2。

【典例剖析】

1.小華有三只大小、形狀完全相同的凸透鏡，分別是由玻璃、水晶、塑料制成，現(xiàn)在小華想要探究凸透

鏡的焦距和材料是否有關.現(xiàn)在可以在晴朗的天氣里完成這個實驗，請問：

(1)除了以上的三個透鏡外還需要的測量工具；

(2)如何測量凸透鏡的焦距？簡述其探究過程；

(3)設計記錄數(shù)據(jù)的表格0

【答案】刻度尺探究過程：

①用玻璃透鏡會聚太陽光，通過調(diào)整它到地面的距離，使地面上出現(xiàn)最小的光斑，用刻度尺量出透鏡到光

斑的距離即是焦距；②用水晶透鏡進行上述實驗；③用塑料透鏡進行上述實驗；④比較三種透鏡的焦距

得出結(jié)論。

凸透鏡種類焦距//cm

玻璃透鏡

水晶透鏡

塑料透鏡

【解析】

(1)根據(jù)題意知道，探究凸透鏡的焦距和材料是否有關，所以，除了以上的三個透鏡外還需要的測量工

具是刻度尺；

(2)根據(jù)實驗要求，探究過程如下：

①用玻璃透鏡會聚太陽光，通過調(diào)整它到地面的距離，使地面上出現(xiàn)最小的光斑，用刻度尺量出透鏡到光

斑的距離即是焦距；

②用水晶透鏡進行上述實驗；

③用塑料透鏡進行上述實驗；

④比較三種透鏡的焦距得出結(jié)論

(3)根據(jù)實驗過程測量數(shù)據(jù)，記錄表格如下：

凸透鏡種類焦距//cm

玻璃透鏡

水晶透鏡

塑料透鏡

2.在探究"凸透鏡成像規(guī)律"的實驗中。

1020cm

甲乙

（1）如圖甲，一束平行光正對凸透鏡照射，光屏上出現(xiàn)一個最小最亮的光斑，從圖中刻度尺可讀出凸透

鏡的焦距六cm；這一實驗表明，凸透鏡對光線有作用；

（2）假如將凸透鏡、點燃的蠟燭、光屏固定在光具座上如乙圖所示位置，恰好在屏上接收到清晰的像。

則像距是cm,像是（選填"放大""等大"或"縮小"）、（選填"正"或"倒"）立的。照相

機、投影儀、放大鏡這三種光學儀器正常使用時，與這種成像情況一致的是o若發(fā)現(xiàn)像成在光屏的

上半部分，為使像成在光屏中央，應將透鏡向（選填"上"或"下"）調(diào)節(jié)。

【答案】10.0會聚15.0縮小倒照相機下

【解析】

（1）⑺⑵圖甲一束平行光正對凸透鏡照射，光屏上出現(xiàn)一個最小最亮的光斑，即為焦點，此現(xiàn)象說明凸

透鏡對光線具有會聚作用，焦點到凸透鏡的距離為焦距，則凸透鏡的焦距為

/=20.0cm-10.0cm=10.0cm

（2）⑶⑷⑸將凸透鏡固定在光具座50.0cm刻度線處，恰好在屏上接收到清晰的像，光屏到凸透鏡的距離

為像距，則此時像距為15.0cm,蠟燭到凸透鏡的距離為物距，物距為32.0cm,凸透鏡的焦距是10.0cm,

物距大于二倍焦距，凸透鏡成倒立、縮小的實像。

[6]照相機的成像原理是物距大于二倍焦距，成倒立、縮小的實像，投影儀的成像原理是物距位于一倍焦距

與二倍焦距之間，凸透鏡成倒立、放大的實像，放大鏡的成像原理是物距位于一倍焦距以內(nèi)，凸透鏡成正

立、放大的虛像，所以此時的成像原理與照相機相同。

⑺因為過凸透鏡光心的光線傳播方向不變，所以當像成在光屏的上半部分時，應將蠟燭上移，或?qū)⒐馄辽?/p>

移，或?qū)⑼哥R下移。

三'如何正確作透鏡光路圖及填透鏡類型？

【方法技巧】1.透鏡光路圖畫法：記住透鏡的“三條特殊光線”的光路圖是解決問題的關鍵。注意：光線的

反向延長線用虛線表示。

2.透鏡類型判斷：解決此題的方法可簡記為“口訣法”:

1.小俊和小遠利用如圖所示的裝置做"探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗:

pi叩inp叫川甲叫niiy叩?叩印|川,1川川14叫1川/川1川4川1叫

6cm10龍jfi4050Jp7080由血

（1）為了粗略測量凸透鏡的焦距，小俊在上午第二節(jié)課后（9：30左右），將凸透鏡與水平地面平行放

置，調(diào)節(jié)凸透鏡到地面的距離，直至地面上出現(xiàn)一個最小的亮點，小俊認為此點就是凸透鏡焦點的位置。

小遠卻告訴他，這個亮點不是凸透鏡的焦點位置，其理由是;

（2）實驗前，必須將燭焰和的中心位于凸透鏡的上，才能使像呈現(xiàn)在光屏中央；當燭焰正

好在光屏上成倒立、等大的清晰的像時，發(fā)現(xiàn)蠟燭和光屏之間的距離是40cm,則該凸透鏡的焦距是

______cm；

（3）實驗中固定好透鏡和蠟燭后，發(fā)現(xiàn)無論如何移動光屏，光屏只有一個與透鏡大小幾乎相同的光斑，

其原因可能是;

（4）在實驗過程中，蠟燭由于燃燒會逐漸變短，則蠟燭成的像在光屏上的位置將會;（選填："操

持不變，，、“逐漸上移，，、"逐漸下移”）

（5）小俊和小遠在實驗過程中突發(fā)奇想：“假如用手將凸透鏡遮擋一半，還會成完整像嗎？"

小俊："不能成完整的像，因為透鏡被手擋住了一半。"小遠："能成完整的像，但是像的亮度將變暗一

些。"請你仔細分析一下，你支持的觀點，理由是:

（6）按要求進行觀察和測量，并將觀測情況記錄在如下表格中。表中實驗序號4中像的性質(zhì)為

（像的性質(zhì)需要寫完整），像距為cm。

實驗序號物距w/cm像距v/cm像的性質(zhì)

13015倒立、縮小的實像

22516.7倒立、縮小的實像

32020倒立、等大的實像

415

55正立、放大的虛像

（7）當蠟燭、凸透鏡和光屏處于圖中的位置時，光屏上呈現(xiàn)的像是模糊的；

①將光屏向靠近凸透鏡的方向移動適當距離后，光屏上出現(xiàn)清晰的像，此時的像是倒立、的實像，

這個像的成像原理與（選填"放大鏡"、"投影儀"或"照相機"）相同；

②李老師取下自己戴的眼鏡放于蠟燭和凸透鏡之間、光屏上的像又變得模糊，小俊同學發(fā)現(xiàn)當蠟燭向靠近

透鏡的方向動適當距離后像又清晰。由此可知，李老師所戴的眼鏡是透鏡，李老師的眼睛屬于

（選填"近視鏡"、"遠視眼"、或"正常眼"）。

【答案】凸透鏡沒有正對太陽光光屏主光軸10蠟燭放置在了焦點上逐漸上移小遠

擋住一半后剩余部分凸透鏡仍能成像，但由于通過的光變少，成像變暗倒立放大的實像30縮小

照相機凸遠視眼

【解析】

（1）⑺由于凸透鏡沒有正對太陽光，光線未與主光軸平行，而是將凸透鏡與水平地面平行放置，調(diào)節(jié)凸

透鏡到地面的距離，地面上出現(xiàn)一個最小的亮點，只有平行于主光軸的光線才能會聚到焦點上，所以這個

亮點不是凸透鏡的焦點位置。

（2）⑵⑶⑷通過光心的光線傳播方向不變，實驗前，必須將燭焰和光屏的中心位于凸透鏡的主光軸上，

才能使像呈現(xiàn)在光屏中央；當燭焰正好在光屏上成倒立、等大的清晰的像時，發(fā)現(xiàn)蠟燭和光屏之間的距離

是40cm,此時物距等于像距，根據(jù)當物距等于2倍焦距時，則像距也在2倍焦距，成倒立、等大的實

像，則該凸透鏡的焦距是10cm。

（3）⑸實驗中固定好透鏡和蠟燭后，發(fā)現(xiàn)無論如何移動光屏，光屏只有一個與透鏡大小幾乎相同的光

斑，其原因可能是蠟燭放置在了焦點上，經(jīng)折射后平行于主光軸射出。

(4)⑹在實驗過程中，蠟燭由于燃燒會逐漸變短，由于通過光心的光線傳播方向不變，則蠟燭成的像在

光屏上的位置將會逐漸上移。

(5)[7]⑻擋住一半后剩余部分凸透鏡焦距不變，仍能成像，但由于通過的光變少，成像變暗，所以小遠

的觀點正確。

(6)表中實驗序號4中像的性質(zhì)滿足當物距小于2倍焦距、大于1倍焦距時，則像距大于2倍焦

距，成倒立、放大的實像，且根據(jù)光的可逆性及實驗序號1中的數(shù)據(jù)可知像距為30cm。

(7)當蠟燭、凸透鏡和光屏處于圖中的位置時，光屏上呈現(xiàn)的像是模糊的，此時物距為40cm,滿

足當物距大于2倍焦距時，則像距在1倍焦距和2倍焦距之間，成倒立、縮小的實像，這個像的成像原理

與照相機、攝像機相同。

李老師取下自己戴的眼鏡放于蠟燭和凸透鏡之間、光屏上的像又變得模糊，小俊同學發(fā)現(xiàn)當蠟燭向

靠近透鏡的方向動適當距離后像又清晰，說明眼鏡放入后相當于增強了光的會聚能力，由此可知，李老師

所戴的眼鏡是對光有會聚作用的凸透鏡，李老師的眼睛屬于遠視眼。

2.如圖是研究"凸透鏡成像規(guī)律"的實驗的器材。

(1)為了使燭焰的像成在光屏的中央，應該調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏三者中心在；

(2)蠟燭位于圖中的8處時，移動光屏到。處，觀察到光屏上呈現(xiàn)清晰的像，此時燭焰像與燭焰大小相

等，則該凸透鏡焦距為;

(3)若把蠟燭向右移動到刻度為35cm處，屏上的像變得模糊。要使像變清晰，光屏應向(選填

"左"或"右")適當移動，此時光屏上的像是倒立、(選填"放大""等大"或"縮小")的實像，利用此原

理可以制成(選填"照相機""投影儀"或"放大鏡")：

（4）若蠟燭位于圖中的2處時，保持蠟燭與凸透鏡的位置不變，換用一個不同焦距的凸透鏡，將光屏從

。點向右移動才能重新得到清晰的像，此時相對燭焰大小，所成的像是（選填"放大""等大"或"縮

小"）的實像，換用的凸透鏡的焦距可能為0（選填下列選項）

A.8cmB.10cmC.15cmD.20cm

【答案】同一高度10.0cm右放大投影儀放大C

【解析】

（1）山調(diào)節(jié)凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心與燭焰中心大致在同一高度，像才能成在光屏中央。

（2）⑵由圖可知，此時物距等于像距且位于凸透鏡的二倍焦距處，即〃=v=20.0cm,則凸透鏡成倒立、等

大的實像，則可知凸透鏡的焦距

20.0cm=2/

解得六10.0cm。

（3）[3]⑷⑸若把蠟燭向右移動到刻度為35cm處，即蠟燭向右移動5cm,物距變小，像距變大，所以應

將光屏遠離透鏡，向右移動；此時物距大于/小于"，所以在光屏上成倒立、放大的實像，投影儀就是利

用這一原理制成的。

（4）⑹⑺保持蠟燭與凸透鏡位置不變，換用不同焦距的凸透鏡，將光屏從。點向右移動才能重新得到清

晰的像，這時像距大于物距，根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律可知，此時成倒立、放大的實像，物距和焦距的關系為

y<w=20cm<2/'

則10cm<^；20cm,故ABD不符合題意，C符合題意。

故選Co

五.如何正確理解遠視眼、近視眼的矯正方法？

【疑難詮釋】近視眼成像在視網(wǎng)膜前，佩戴發(fā)散透鏡，使光線推遲會聚；遠視眼成像在視網(wǎng)膜后，佩戴

會聚透鏡，使光線提前會聚。注意：晶狀體變厚或變薄導致晶狀體曲度變大或變小，從而使折光能力增強

或減弱，從而使像點不能成在視網(wǎng)膜上。

【典例剖析】下列圖中，能夠說明遠視眼的成像原理的是圖=近視眼看不清處（選填"近"或

"遠"）的物體。能夠表示近視眼的矯正方法的原理的是圖

【答案】甲遠丁

【解析】

[1]遠視眼的眼球前后徑過短，或晶狀體曲度過小，近處物體反射來的光線通過晶狀體折射后形成的物像，

就會落在視網(wǎng)膜的后方，應戴凸透鏡進行矯正。所以圖甲是遠視眼的成像原理，圖丙是遠視眼的矯正方

法。

⑵⑶近視眼是晶狀體曲度變大，會聚能力增強，即折光能力增強，像呈在視網(wǎng)膜的前方，因此不能看清遠

處的物體，形成近視眼，需要佩戴使光線發(fā)散的凹透鏡進行矯正，則圖乙能夠說明近視眼的成像原理，圖

丁能夠表示近視眼的矯正方法。

六.如何理解顯微鏡和望遠鏡的原理？

【疑難詮釋】顯微鏡和天文望遠鏡的目鏡都是起到放大鏡的作用，因此都成虛像。二者的物鏡都需要將

實像成在目鏡的一倍焦距以內(nèi)，以便對實像進行放大。因此物鏡成實像（顯微鏡成放大的實像，望遠鏡

成縮小的實像），目鏡成虛像。

遠處的物體經(jīng)過望遠鏡的物鏡和目鏡后，所成的像還是比物體本身小，但是視角變得很大；另外，望遠鏡

的物鏡直徑大，可以會聚足夠多的光，使成的像更加明亮。

【典例剖析】如圖所示，眼睛、顯微鏡、望遠鏡和投影儀用到了我們所學的很多光學知識