专题05 透镜及其应用（方法与技巧）（原卷版）

专题05 透镜及其应用 一．如何理解透镜的“会聚”与“发散”作用？ 【方法技巧】判断透镜的“会聚”、“发散”作用的最简单方法就是将原入射光线延长，比较入射光束和 折射光束的辐射范围，若辐射范围变小则为会聚（图甲），反之则为发散（图乙）。不要误认为会聚等于 相交，发散等于不相交。 图甲 图乙 【典例剖析】下列关于凸透镜对光的会聚作用的理解不正确的是 ．凸透镜能使平行于主光轴的光线会聚于焦点 B．凸透镜使能够会聚的光线提前会聚 ．任何一束光线通过凸透镜后都将会聚于一点 D．凸透镜能使发散的光线减小发散 【方法指导】 凸透镜对光线有会聚作用，能使光线的夹角变小。 二．如何测凸透镜焦距？ 【方法技巧】方法一：太阳光聚焦法： ．让凸透镜正对着太阳光，拿一张白纸在它的另一侧来回移动，直到纸上的光斑最小为止。 b．用刻度尺测出光斑到凸透镜的距离D； ．凸透镜的焦距f=D。 方法二：物像等大法： ．在光具座上从左至右依次放蜡烛、凸透镜、光屏，点燃蜡烛，调整蜡烛、凸透镜、光屏，使它们的中心 在同一高度，移动凸透镜和光屏，直到光屏上出现倒立等大的实像为止。 b．测出蜡烛到凸透镜的距离D；凸透镜的焦距f=D/2。 【典例剖析】 1．小华有三只大小、形状完全相同的凸透镜，分别是由玻璃、水晶、塑料制成，现在小华想要探究凸透 镜的焦距和材料是否有关．现在可以在晴朗的天气里完成这个实验，请问： （1）除了以上的三个透镜外还需要的测量工具_____； （2）如何测量凸透镜的焦距？简述其探究过程_____； （3）设计记录数据的表格_______。 2．在探究“凸透镜成像规律”的实验中。 （1）如图甲，一束平行光正对凸透镜照射，光屏上出现一个最小最亮的光斑，从图中刻度尺可读出凸透 镜的焦距f=______m；这一实验表明，凸透镜对光线有______作用； （2）假如将凸透镜、点燃的蜡烛、光屏固定在光具座上如乙图所示位置，恰好在屏上接收到清晰的像。 则像距是______m，像是______（选填“放大”“等大”或“缩小”）、______（选填“正”或“倒”） 立的。照相机、投影仪、放大镜这三种光学仪器正常使用时，与这种成像情况一致的是______。若发现像 成在光屏的上半部分，为使像成在光屏中央，应将透镜向______（选填“上”或“下”）调节。 三、如何正确作透镜光路图及填透镜类型？ 【方法技巧】1．透镜光路图画法：记住透镜的“三条特殊光线”的光路图是解决问题的关键。注意：光 线的反向延长线用虚线表示。 2．透镜类型判断：解决此题的方法可简记为“口诀法”： ①入线延长看折线——把入射光线延长，看折射光线的位置； ②窄凸宽凹把镜填——如果折射光线在入射光线的内侧，既变窄则是凸透镜，反之折射光线在入射光线的 外侧，既变宽则是凹透镜。 【典例剖析】 1．根据图中的光路图在长方形框中填上适当类型的透镜。 2．现有、B、、D 四枚透镜，和B 的透镜类型未知，和D 都是凸透镜，焦距分别为f=10m 和fD=20m。 （1）图甲所示是不同方向的入射光束分别穿过、B 透镜时的光路图。属于凸透镜的是______（选填“” “B”或“和B”）。 （2）在、D 透镜中选取其中一个安装在光具座35m 刻线处，将点燃的蜡烛放置在光具座上5m 刻线处，不 断移动光屏，当在移动到95m 刻线处时，恰好能使烛焰在光屏上成清晰的像，如图乙所示。由此现象可以 判断出安装的透镜是______（选填“”或“D”）。 四．照相机、投影仪、放大镜成像的大小如何调节？ 【方法技巧】成像大小的调节：牢记像的大小由像距决定，即像随着像距的增大（减小）而增大（减小）。 而像距的变化由物距决定。 ①当成实像时，物距和像距的变化具有反向性，即物距增大，像距变小，则像随着变小。 ②当成虚像时，物距和像距的变化具有同向性，即物距增大，像距增大，则像随着变大。 【典例剖析】 1．小俊和小远利用如图所示的装置做“探究凸透镜成像规律”的实验： （1）为了粗略测量凸透镜的焦距，小俊在上午第二节课后（9：30 左右），将凸透镜与水平地面平行放置， 调节凸透镜到地面的距离，直至地面上出现一个最小的亮点，小俊认为此点就是凸透镜焦点的位置。小远 却告诉他，这个亮点不是凸透镜的焦点位置，其理由是______； （2）实验前，必须将烛焰和______的中心位于凸透镜的______上，才能使像呈现在光屏中央；当烛焰正 好在光屏上成倒立、等大的清晰的像时，发现蜡烛和光屏之间的距离是40m，则该凸透镜的焦距是 ______m； （3）实验中固定好透镜和蜡烛后，发现无论如何移动光屏，光屏只有一个与透镜大小几乎相同的光斑， 其原因可能是______； （4）在实验过程中，蜡烛由于燃烧会逐渐变短，则蜡烛成的像在光屏上的位置将会______；（选填： “操持不变”、“逐渐上移”、“逐渐下移”） （5）小俊和小远在实验过程中突发奇想：“假如用手将凸透镜遮挡一半，还会成完整像吗？” 小俊：“不能成完整的像，因为透镜被手挡住了一半。”小远：“能成完整的像，但是像的亮度将变暗一 些。”请你仔细分析一下，你支持______的观点，理由是______； （6）按要求进行观察和测量，并将观测情况记录在如下表格中。表中实验序号4 中像的性质为______（像 的性质需要写完整），像距为______m。 实验序号 物距u/m 像距v/m 像的性质 1 30 15 倒立、缩小的实像 2 25 167 倒立、缩小的实像 3 20 20 倒立、等大的实像 4 15 5 5 正立、放大的虚像 （7）当蜡烛、凸透镜和光屏处于图中的位置时，光屏上呈现的像是模糊的； ①将光屏向靠近凸透镜的方向移动适当距离后，光屏上出现清晰的像，此时的像是倒立、______的实像， 这个像的成像原理与______（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）相同； ②李老师取下自己戴的眼镜放于蜡烛和凸透镜之间、光屏上的像又变得模糊，小俊同学发现当蜡烛向靠 近透镜的方向动适当距离后像又清晰。由此可知，李老师所戴的眼镜是______透镜，李老师的眼睛属于__ ____（选填“近视镜”、“远视眼”、或“正常眼”）。 2．如图是研究“凸透镜成像规律”的实验的器材。 （1）为了使烛焰的像成在光屏的中央，应该调节烛焰、凸透镜、光屏三者中心在______； （2）蜡烛位于图中的B 处时，移动光屏到D 处，观察到光屏上呈现清晰的像，此时烛焰像与烛焰大小相 等，则该凸透镜焦距为______； （3）若把蜡烛向右移动到刻度为35m 处，屏上的像变得模糊。要使像变清晰，光屏应向______（选填 “左”或“右”）适当移动，此时光屏上的像是倒立、______（选填“放大”“等大”或“缩小”）的实 像，利用此原理可以制成______（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）； （4）若蜡烛位于图中的B 处时，保持蜡烛与凸透镜的位置不变，换用一个不同焦距的凸透镜，将光屏从D 点向右移动才能重新得到清晰的像，此时相对烛焰大小，所成的像是______（选填“放大”“等大”或 “缩小”）的实像，换用的凸透镜的焦距可能为______。（选填下列选项） ．8m B．10m ．15m D．20m 五．如何正确理解远视眼、近视眼的矫正方法？ 【疑难诠释】近视眼成像在视膜前，佩戴发散透镜，使光线推迟会聚； 远视眼成像在视膜后，佩戴会聚透 镜，使光线提前会聚。注意：晶状体变厚或变薄导致晶状体曲度变大或变小，从而使折光能力增强或减弱， 从而使像点不能成在视膜上。 【典例剖析】下列图中，能够说明远视眼的成像原理的是图______。近视眼看不清______处（选填“近” 或“远”）的物体。能够表示近视眼的矫正方法的原理的是图______。 六．如何理解显微镜和望远镜的原理？ 【疑难诠释】显微镜和天文望远镜的目镜都是起到放大镜的作用，因此都成虚像。 二者的物镜都需要将实 像成在目镜的一倍焦距以内 ，以便对实像进行放大。因此物镜成实像（显微镜成放大的实像，望远镜成缩 小的实像），目镜成虚像。 远处的物体经过望远镜的物镜和目镜后，所成的像还是比物体本身小，但是视角变得很大；另外，望远镜 的物镜直径大，可以会聚足够多的光，使成的像更加明亮。 【典例剖析】如图所示，眼睛、显微镜、望远镜和投影仪用到了我们所学的很多光学知识，里面有眼睛的 晶状体，显微镜和望远镜的目镜和物镜、投影仪的平面镜和镜头。 （1）其工作原理与照相机相同的有：_________，其工作原理与放大镜相同的有：_________，利用光的 反射的有：________。（以上3 个空格均选填图中序号） （2）图甲中是______眼，要戴上______透镜来矫正。 （3）投影仪屏幕上的像是______立、放大的实像；要使屏幕上的像更大一些，应该将镜头向_____调节， 同时投影仪应适当_________屏幕。