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第17讲 照相机与眼球 视力的矫正
了解照相机和眼球的基本成像原理
了解近视眼和远视眼的成因及其矫正办法
养成自觉保护视力的良好习惯
照相机与眼球
1、照相机的构造
（1）镜头：相当于一个凸透镜。
（2）胶片：相当于光屏，机壳相当于暗室。胶片以透明塑料为基片，上面涂有感光材料。
（3）调焦环：可以调节镜头到胶片的距离（像距），在胶片上形成清晰的像。
（4）光圈环：可以控制从镜头射入光线的多少，光圈上标的数字越小，光圈越大，进入镜头的光就越多。
（5）快门：可以控制曝光时间，数字表示曝光所用时间（单位是秒）的倒数。
2、照相机的工作原理：照相机是利用凸透镜能成倒立、缩小实像的原理制成的。它的镜头相当于一个凸透镜，来自物体（距镜头二倍焦距以外）的光经过镜头后在胶片上形成一个倒立、缩小的实像。
3、眼球就好像一架照相机，晶状体相当于照相机的镜头（凸透镜），视网膜相当于照相机内的胶片。来自物体的光通过晶状体，在视网膜上形成一个倒立、缩小的实像，经视神经传输到大脑的视觉中枢，形成视觉，从而看见物体。
构造：由睫状体、角膜、晶状体、瞳孔、玻璃体、视网膜、视神经等部分构成，如图所示。
（2）视物原理：晶状体相当于一个凸透镜（这相当于照相机的镜头），来自物体的光线通过瞳孔，经过晶状体折射后在视网膜上成倒立、缩小的实像，再经过神经系统传入大脑，经过大脑处理我们就看到物体了。
（3）看近处与远处物体时眼睛的调节变化
比较项目 看近处物体 看远处物体
睫状体 收缩 舒张
眼部肌肉 张紧 松弛
晶状体 变凸、变厚 变长、变薄
焦距 变小 变大
眼球折光能力 变强 变弱
能够看到最近点或最远点 距离眼睛10cm左右 无限远处
二、视力的缺陷与矫正
1、近视眼：近视眼是指眼球在调节放松状态下，平行光线(一般认为来自5m以外)经眼球屈光系统后聚焦在视网膜之前，产生远距视物模糊。所以近视眼的远点不在无穷远处，而在某个有限距离处，近视眼的进点也比正常眼近，近视眼的明视距离小于25cm。
(1)特点：近视眼只能看清近处的物体，看不清远处的物体。
(2)原因：近视眼晶状体比正常人眼睛要凸一些，晶状体折光能力强。远处来的平光会聚在视网膜前面，而在视网膜上是一个光斑了。
(3)矫正方法：配戴适当的凹透镜做眼镜，使远处来的光先发散后再进入眼睛，使像后移到视网膜上，可矫正近视眼视力。
2、远视眼：在完全静止的调节状态下，由远距离(指5米以上)目标投射的光线，集合在视网膜之后。这种反常的屈光状态称为远视眼。远视眼的近点比正常眼远些。远视眼的明视距离大于25cm。
(1)特点：远视眼只能看见远处的物体，看不清近处的物体。
(2)原因：晶状体比正常人要凹一些，晶状体对光线的折射能力变弱，远处来的光线会聚点在视网膜后。①眼轴过短如小眼球；②眼轴正常而屈光系统的屈光力过弱，如角膜的弧度过平以及屈光指数偏低等。
(3)矫正方法：利用凸透镜能使光线会聚的特点，在眼睛前面放一个凸透镜，就能使来自近处物体的光会聚使像前移在视网膜上了。配戴适当的凸透镜做眼睛，可矫正远视眼的视力。
考点一：照相机成像
例1．如图是照相机的成像示意图，下列说法中正确的是（ ）
A．要在胶片上成缩小的像，物距必须大于2倍焦距
B．所成的像是正立、缩小的实像
C．要使胶片上的像变大，只把镜头后缩就可以
D．人眼相当于一架照相机，在视网膜上成的像是正立的
【答案】A
【详解】A．根据凸透镜成像特点可知，要在胶片上成缩小的像，物距必须大于二倍焦距， 此时像距大于一倍焦距小于二倍焦距，故A正确；
B．物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像，故B错误；
C．要使胶片上的像变大，应减小物距，照相机靠近物体，同时要增大像距，镜头前伸，故C错误；
D．人眼相当于一架照相机，视网膜相当于光屏，物体在视网膜上成倒立、缩小的实像，故D错误。
故选A。
考点二：近视眼及其矫正
例2．小云同学学习了透镜、眼睛和眼镜的知识之后，利用水透镜模拟了眼睛看物体的过程，如图甲，眼睛的结构如图乙。
（1）正常人眼看远近不同物体时能实现自动变焦使物体在视网膜上成一个倒立的、___________的实像，与该成像特点相同的光学仪器是___________（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）；
（2）小云移动蜡烛、水透镜和光屏至图甲所示位置时，恰能在光屏上看到清晰的像。将蜡烛再向左移动一段距离；发现光屏上的像变模糊，此过程可模拟___________眼成因；此时，若要在光屏上得到清晰的像须向水透镜内___________适量的水（“注入”或“抽出”）。
【答案】 缩小 照相机 近视 抽出
【详解】（1）[1][2]人眼看物体时，晶状体相当于凸透镜，物距大于二倍焦距，在视网膜上成一个倒立、缩小的实像，照相机的成像原理与此相同。
（2）[3]由图甲可知，此时物距大于像距，成倒立、缩小的实像，将蜡烛再向左移动一段距离时，此时物距变大，若使像成在光屏上，光屏应向左移动，而题意中光屏不动，则光屏上的像变模糊，即成像点落在光屏左方，相当于近视眼的成因。
[4]若要在光屏上得到清晰的像，需使水透镜的会聚能力减弱，使成像点落在光屏上，须向水透镜内抽水，使水透镜变薄一些，会聚能力减弱。
考点三：远视眼及其矫正
例3．人的眼睛相当于 _____（填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”），视网膜相当于照相机的 _____。不正确使用眼睛会造成眼部疾病，如图是 _____的眼睛，该带 _____透镜矫正。
【答案】 照相机 胶片 远视眼 凸
【详解】[1][2]人的眼睛在结构上和照相机相同，成倒立、缩小的实像；视网膜相当于照相机的胶片，像成在视网膜上。
[3][4]远视眼看近的物体时，像成在视网膜的后面，所以该图是远视眼的眼睛；为了使像正好呈在视网膜上，应使光线提前会聚，需要佩戴对光线具有会聚作用的凸透镜矫正。
1．某物理兴趣小组在“探究凸透镜成像规律”时，将焦距为10cm的凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处，光屏和点燃的蜡烛分别位于凸透镜两侧，实验前调整好实验器材。如图所示，将蜡烛移至25cm刻度线处，移动光屏，呈现在光屏上清晰的像的特点是（ ）
A．倒立、缩小的实像 B．正立、放大的虚像
C．倒立、放大的实像 D．与投影仪的成像特点相同
【答案】A
【详解】凸透镜的焦距是10cm，由题可知，此时的物距是25cm，物距大于2倍焦距，移动光屏，就会得到倒立、缩小的实像；此时的成像特点与照相机的成像特点相同。故A符合题意，BCD不符合题意。
故选A。
2．北京时间2022年11月12日12时10分，天舟五号货运飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接，中国航天员首次在空间站迎接货运飞船来访，如图所示是对接过程中空间站上摄像机拍摄的照片，下列说法正确的是（ ）
A．摄像机的镜头相当于凸面镜
B．摄像机成像特点与投影仪相同
C．天舟五号通过摄像机成正立、缩小的实像
D．天舟五号靠近空间站时，它在摄像机上成的像逐渐变大
【答案】D
【详解】A．摄像机的镜头相当于凸透镜，故A错误；
B．摄像机是利用凸透镜成倒立、缩小的实像，投影仪是利用凸透镜成倒立、放大的实像原理制成的，故B错误；
C． 天舟五号通过摄像机成倒立、缩小的实像，故C错误；
D．凸透镜成实像时，物近像远像变大，天舟五号靠近空间站时，它在摄像机上成的像逐渐变大，故D正确。
故选D。
3．在如图所示的四幅图中，分别表示远视眼成像情况和矫正做法的是（ ）
A．（1）（2） B．（1）（3） C．（2）（4） D．（3）（4）
【答案】C
【详解】远视眼的成因是晶状体曲度变小，会聚能力减弱，像呈在视网膜的后方，应佩戴会聚透镜，即凸透镜进行矫正，故C符合题意，ABD不符合题意。
故选C。
4．随着科学技术的进步，激光治疗近视眼的技术已经非常成熟，通过手术使许多成年人摘掉近视眼镜，这种手术的原理是（ ）
A．使晶状体和角膜构成的透镜对光的偏折能力变强
B．使晶状体和角膜构成的透镜对光的偏折能力变弱
C．使晶状体和角膜构成的透镜的透明度加强
D．使晶状体和角膜构成的透镜的透明度减弱
【答案】B
【详解】近视眼的成因是近视眼的晶状体较厚，会聚能力较强，看远处的物体时，将像成在视网膜的前面，通过手术使使晶状体和角膜构成的透镜对光的偏折能力变弱一些，使来自远处的光会聚在视网膜上；故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
5．如图所示，小明透过水滴状的鱼肝油胶囊观察积木，发现上面的数字“9”变成了“6”，则此像是___________（选填“虚”或“实”）像，与该成像原理相同的光学仪器是___________，若想让“6”变大一些，可将积木与胶囊的距离___________（选填“增大”“减小”或“不变”）
【答案】 实 照相机 减小
【详解】[1][2]由图可知，水滴状的鱼肝油胶囊相当于凸透镜，上面的数字“9”变成了“6”，像与物上、下、左、右均颠倒，根据凸透镜成像规律知，倒立缩小的应是实像；与该成像原理相同的光学仪器是照相机。
[3]根据凸透镜成像规律知，若想让“6”变大一些，可以适当减小物距，即减小积木和胶囊的距离。
6．如图是小明拍摄的天安门城楼照片，要使所成的像更大一些，小明应___________（选填“靠近”或“远离”）天安门城楼再拍摄。取景时摘下眼镜的小明看不清远处的城楼，则小明佩戴的是用___________（选填“凸”或“凹”）透镜制成的近视眼镜，矫正前成像离视网膜越远，所配眼镜的 “度数”越___________（选填“深”或“浅”）。
【答案】 靠近 凹 深
【详解】[1]用照相机拍照时，要想成的像更大，除了更换相机镜头外，还可以让相机靠近物体（减小物距），因此小明拍摄天安门城楼照片时，要使所成的像更大一些，应靠近天安门城楼再拍摄。
[2]取景时摘下眼镜的小明看不清远处的城楼，说明小明是近视眼，近视眼的晶状体和角膜构成的透镜较厚，会聚能力较强，看远处的物体时，将像成在视网膜的前面，为了使像正好呈在视网膜上，应使光线延迟会聚，使所成的像相对于晶状体后移，所以应佩戴发散透镜即凹透镜。
[3]矫正前成像离视网膜越远，说明近视的程度越严重，所佩戴眼镜的“度数”越深。
7．小白用水凸透镜模拟人眼的晶状体，光屏相当于视网膜（如图）。当用注射器向胶膜内注水，水凸透镜的凸起程度增加，光屏上原来清晰的像变模糊了；为了再次得到清晰的像，保持透镜和光屏的位置不动，应将蜡烛______（选填“靠近”或“远离”）水透镜，此过程模拟的是______眼的成因，该眼睛用______透镜进行矫正。
【答案】 靠近 近视眼 凹透镜
【详解】[1][2][3]凸透镜成实像，物远像近像变小，当用注射器向胶膜内注水，水凸透镜的凸起程度增加，焦距变小，相当于物距增大，像距变小，光屏上原来清晰的像变模糊了，保持透镜和光屏的位置不动，由凸透镜成实像，物近像远像变大可知，将蜡烛靠近水凸透镜，光屏上再次得到清晰的像，近视眼是晶状体会聚能力增强，远处物体的像成在视网膜的前方，这是近视眼的成因，由于凹透镜对光线具有发散作用，所以可以用凹透镜矫正近视眼。
8．今年6月6日是全国第28个爱眼日。正常眼睛观察物体最清晰而又不易疲劳的距离，约为25cm，叫做明视距离。近视眼的明视距离______正常眼的明视距离（选填“大于”“等于”或“小于”）。与近视眼不同，远视眼需要佩戴______透镜矫正。
【答案】 小于 凸
【详解】[1]正常眼睛的明视距离为25cm，近视眼的明视距离相对正常眼要（短），即近视眼的明视距离比正常眼的明视距离小。
[2]远视眼的晶状体凸度过小或眼球前后径过短，外界物体的像成在视网膜后方，故应佩戴凸透镜，使进入眼睛的光线会聚一些后再通过晶状体，使像成在视网膜上。
9．如图是小红探究“凸透镜成像规律”的实验装置，所用凸透镜的焦距为10cm。
（1）如图所示是凸透镜和蜡烛的位置，光屏应在______（填“I”“II”或“III”）区域内左右移动，才能在光屏上得到清晰实像；
（2）小红重新调整了蜡烛的高度后，使像呈在光屏中央。此时光屏上出现了倒立、______（填“放大”、“缩小”或“等大”）的烛焰的像。在实验过程中，小红将自己的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，保持光屏的位置不变，发现光屏上的像由清晰变为模糊，此时小红将蜡烛向远离透镜方向移动，发现光屏上又能成清晰的像，说明小红患有______（填“近视眼”或“远视眼”）；
（3）取下眼镜，小红发现光屏上的像由清晰又变为模糊，这次她将光屏向______至（填“靠近”或“远离”）透镜方向适当移动，光屏上再次出现烛焰清晰的像。此时她保持光屏位置不动，只移动______（填“蜡烛”或“透镜”）的位置，光屏上会再次出现烛焰清晰的倒立、______（填“放大”“缩小”或“等大”）的像。
【答案】 II 缩小 近视眼 靠近 透镜 放大
【详解】（1）[1]如图所示是凸透镜和蜡烛的位置，物距为
像距在f~2f之间，光屏应在II区域内左右移动，才能在光屏上得到清晰实像。
（2）[2]物距大于2f，此时光屏上出现了倒立、缩小的烛焰的像。
[3]凸透镜成实像中，满足物远像近，像变小，在实验过程中，小红将自己的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，保持光屏的位置不变，发现光屏上的像由清晰变为模糊，此时小红将蜡烛向远离透镜方向移动，发现光屏上又能成清晰的像，说明小红患有近视眼，近视眼用凹透镜矫正，凹透镜对光线有发散作用，可以使像变远。
（3）[4]取下眼镜，像距变小，这次她将光屏向靠近透镜方向适当移动，光屏上再次出现烛焰清晰的像。
[5][6]由光路可逆得，此时她保持光屏位置不动，只移动透镜的位置，当物距边缘原来的像距时，光屏上会再次出现烛焰清晰的倒立、放大的像。
1．购物支付已进入“刷脸”时代，结账时消费者只需在镜头前1m左右面对摄像头，系统自动拍照扫描确认相关信息后（ ）
A．“刷脸”时，面部到镜头的距离只要大于一倍焦距就可以
B．“刷脸”时，面部经摄像头成正立、缩小的实像
C．摄像头成像特点与照相机相同
D．摄像头可选用焦距为2m的凸透镜
【答案】C
【详解】ABC．摄像头相当于一个凸透镜，光通过摄像头成倒立，与照相机的成像特点相同，面部应位于摄像头两倍焦距之外，根据，可知，成倒立缩小的实像，故C符合题意，AB不符合题意；
D．摄像头选用的焦距远远小于2m，故D不符合题意。
故选C。
2．凸透镜是一种基本光学元件，在生活中有广泛的应用。下列说法正确的是（ ）
A．用放大镜观察报纸时，报纸应放在一倍焦距与二倍焦距之间；要使观察的像更大些，报纸要远离放大镜
B．用投影仪放映物理试题时，要使银幕上所成像更大而且清晰些，应该让镜头下降些，同时投影仪远离银幕
C．用照相机照人像照时，要使所成像更大而且清晰些，应该让拍摄对象靠近镜头，同时镜头后缩
D．用照相机照人像照时，要使所成像更大而且清晰些，应该改用长焦镜头，同时镜头后伸
【答案】B
【详解】A．放大镜是利用物距小于一倍焦距成正立、放大的虚像的原理制成的；要使观察的像更大些，报纸要远离放大镜，故A错误；
B．用投影仪放映物理试题时，要使银幕上所成像更大而且清晰些，则需减小物距，增大像距，故应该让镜头下降些，同时投影仪远离银幕，故B正确；
C．用照相机照人像照时，要使所成像更大而且清晰些，则需减小物距，增大像距，故应该让拍摄对象靠近镜头，同时镜头前伸，或改用长焦镜头，同时镜头前伸，故C错误；
D．要使所成像更大而且清晰些，如果改用长焦镜头，像距同样需要增大，所以同时镜头前伸，以增大像距，故D错误。
故选B。
3．现代生活，智能手机给人们带来了许多便利，但长时间盯着手机屏幕，容易导致视力下降。图中关于近视眼及其矫正的原理图正确的是（ ）
A．甲和丙 B．甲和丁 C．乙和丙 D．乙和丁
【答案】D
【详解】甲图成像在视网膜之后，是远视眼的成因；乙图成像在视网膜之前，是近视眼的成因；丙图佩戴凸透镜，是远视眼的矫正；丁图配戴凹透镜，是近视眼的矫正。故D符合题意，ABC不符合题意。
故选D。
4．如图所示是正常眼睛的调节示意图，下列有关说法错误的是（ ）
A．甲图是观察远处景物的光路图
B．眼球的成像原理与照相机相同
C．近视眼所成的像落在视网膜之前
D．远视眼是由于晶状体太厚，折光能力太强造成的
【答案】D
【详解】A．眼球的晶状体是通过睫状体来改变的，当睫状体放松时，晶状体比较薄对光的偏折能力变小，远处物体射来的光刚好会聚在视网膜上，眼球可以看清远处的物体，则甲图是观察远处景物的光路图，故A正确，A不符合题意；
B．晶状体相当于凸透镜成像实验中的凸透镜，眼球的成像原理与照相机相同，故B正确，B不符合题意；
C．近视眼的晶状体太厚，折光能力太强，形成的物像就会落在视网膜的前方，故C正确，C不符合题意；
D．远视眼是晶状体太薄，对光的偏折能力变小，近处物体射来的光会聚在视网膜后，眼睛就可以看不清近处的物体，故D错误，D符合题意。
故选D。
5．如图所示，a、b、c、d是距凸透镜不同距离的四个点，F为焦点，下列说法不正确的是（ ）
A．摄像机是根据物体放在a点时成像情况制成的
B．人眼看物体时的成像情况与物体放在b点时的成像情况相同
C．投影仪是根据物体放在c点时的成像情况制成的
D．正常使用放大镜与物体放在d点时成像情况相同
【答案】B
【详解】A．物体放在a点时，成倒立缩小的实像，应用摄像机，故A正确，不符合题意；
B．物体放在b点时，成倒立等大的实像，而人眼看到的物体成像情况与物距大于2倍焦距时的情况相同，故B错误，符合题意；
C．物体放在c点时，成倒立放大的实像，应用于投影仪，故C正确，不符合题意；
D．物体放在d点时，成正立放大的虚像，应用于放大镜，故D正确，不符合题意。
故选B。
6．眼睛的角膜和晶状体类似于_________透镜。青少年如果长时间使用电子产品，缺乏户外活动，就可能患上近视。患近视后需要配戴__________透镜进行矫正，矫正后的成像光路图应是图中的___________。
【答案】 凸 凹 乙
【详解】[1][2][3]凸透镜指的是中间厚、边缘薄的透镜，人眼睛角膜和晶状体的共同作用类似于一个凸透镜，凸透镜对光有会聚作用。患近视眼后，晶状体曲度变大，对光的折射本领变强，成像位置在视网膜之前，需要佩戴凹透镜进行矫正，矫正后的成像光路图应是图中的乙。
7．智能手机扫码功能可快速获取信息，手机摄像头相当于______（选填“凸透镜”或“凹透镜”）；二维码通过摄像头在手机中所成的是______（选填“实”或“虚”）像。图乙，蜡烛恰好在光屏上成清晰的像，此时光屏上可观察到倒立______（选填“放大”或“缩小”）的______（选填“实”或“虚”）像，生活中的应用是______（选填“投影仪”或“照相机”）。
【答案】 凸透镜 实 放大 实 投影仪
【详解】[1]手机上的摄像头相当于是照相机的镜头，是凸透镜，手机拍照符合凸透镜成像原理。
[2]手机扫二维码时，二维码到手机镜头的距离即物距大于二倍焦距，成缩小、倒立的实像。则二维码通过摄像头在手机中所成的是实像。
[3][4][5]如图乙所示，物距小于像距时成清晰的像，符合物距大于一倍焦距小于二倍焦距，像距大于二倍焦距的情况，此时光屏上成放大、倒立的实像；生活中的投影仪就是利用这个原理成的放大的像。
8．如图所示，此时烛焰在光屏上恰好成清晰等大的像，凸透镜的焦距为______cm。若在蜡烛和凸透镜之间放置一个远视眼镜片，为得到清晰的像光屏应向______移动。
【答案】 10 左
【详解】[1]根据凸透镜成像规律中，当成等大的实像时，物距刚好等于二倍焦距，图中
则。
[2]远视眼镜片为凸透镜，当再放置凸透镜后，导致透镜对光线的会聚能力增强，所成像会靠近透镜，因此光屏应向左移动。
9．小明利用如图的水透镜、蜡烛、光屏、光具座等器材进行了实验探究：某次实验中，当蜡烛、水透镜和光屏在图示位置时，在光屏上恰能成清晰的像，接着固定蜡烛位置不变，将水透镜移到60cm刻度线处，要在光屏上再次看到清晰的像，应将光屏向_________移动；小明在光屏上成清晰缩小像时，用注射器往水透镜中注入适量的水，发现光屏上的像变模糊了。为了使光屏上再次成清晰的像，应在水透镜前加焦距适当的_________透镜，这是_________（选填“近”或“远”）视眼的矫正。
【答案】 右 凹 近
【详解】[1]将蜡烛、水透镜、光屏依次放在光具座如图甲所示的位置上时，此时u=v=2f=20.0cm
光屏上呈现了等大的像，则此时水透镜的焦距为f=10.0cm；将透镜移到60cm刻度线处，此时物距为
60.0cm-30.0cm=30.0cm物距大于2倍焦距，成倒立、缩小的实像，像距大于1倍焦距小于2倍焦距，即光屏距离凸透镜的距离在10cm~20cm之间，故应将光屏向右移动。
[2][3]注射器往水透镜中注入适量的水，凸透镜变厚，折光能力变强，像成在光屏的前方，为了使光屏上再次成清晰的像，应在水透镜前加对光有发散作用的凹透镜，由于近视眼由于晶状体变厚，使得其折光能力变强，会使像落在视网膜前面，纠正时需要配戴凹透镜，所以这是近视眼的矫正。
10．小明在探究“凸透镜成像的规律”实验中，操作如下：
（1）如图甲所示，该凸透镜的焦距是___________cm；
（2）实验前，小明将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，调整它们的高度，使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，这样做的目的是：___________；
（3）蜡烛、光屏和凸透镜在光具座上的位置如图乙所示，光屏上成清晰的像（像未画出），该像为倒立、___________（填“放大”或“缩小”）的实像，生活中的___________（填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）利用了这个成像原理；
（4）乙图中保持蜡烛与光屏在光具座上的位置不动，应将凸透镜移到光具座___________cm刻度线处，光屏上会再次出现清晰倒立、___________（填“放大”或“缩小”）的实像；
（5）将蜡烛、凸透镜和光屏重新移回到如图乙所示位置，光屏上出现清晰的像。若在蜡烛和凸透镜之间合适的位置放一个近视眼镜，为了使光屏上重新出现清晰的像，光屏应向___________（填“左”或“右”）移动；若不移动光屏，并保持近视眼镜的位置不变，小明更换另一个凸透镜，光屏上也得到了清晰的像，那么此透镜的焦距比原来的凸透镜的焦距更___________（填“大”或“小”）。
【答案】 使像成在光屏中央 缩小 照相机 35.0 放大 右 小
【详解】（1）[1]由图甲可知，平行光线平行于主光轴，经凸透镜折射后会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是f=40.0cm-30.0cm=10.0cm
（2）[2]探究凸透镜成像的实验时，在桌面上依次放蜡烛、凸透镜、光屏，三者在同一条直线上，使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，像才能呈在光屏的中央。
（3）[3][4]由图乙可知，物距u=50.0cm-20.0cm=30.0cm像距v=65.0cm-50.0cm=15.0cm物距大于2倍焦距，成倒立缩小的实像，照相机应用此原理制成的。
（4）[5][6]蜡烛与光屏在光具座上的位置不动，要在光屏上再次得到清晰的像，根据光路的可逆性，此时的像距v′=30.0cm（即此时的像距与原来的物距相等），此时的物距u′=v=15.0cm所以此时凸透镜的位置在
50.0cm-15.0cm=35.0cm处，蜡烛位于1倍焦距和2倍焦距之间，所以成倒立、放大的实像。
（5）[7]若在蜡烛和凸透镜之间合适的位置放一个近视眼镜，使光线发散，为了使光屏上重新呈现清晰的像，光屏应向右移动。
[8]若不移动光屏，并保持近视眼镜的位置不变，更换另一个凸透镜，光屏上也得到了清晰的像，由此推断更换的凸透镜会聚光的能力较强，焦距变小，像距也变小，此透镜焦距比原来的凸透镜的焦距更小。
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第17讲 照相机与眼球 视力的矫正
了解照相机和眼球的基本成像原理
了解近视眼和远视眼的成因及其矫正办法
养成自觉保护视力的良好习惯
照相机与眼球
1、照相机的构造
（1）镜头：相当于一个凸透镜。
（2）胶片：相当于光屏，机壳相当于暗室。胶片以透明塑料为基片，上面涂有感光材料。
（3）调焦环：可以调节镜头到胶片的距离（像距），在胶片上形成清晰的像。
（4）光圈环：可以控制从镜头射入光线的多少，光圈上标的数字越小，光圈越大，进入镜头的光就越多。
（5）快门：可以控制曝光时间，数字表示曝光所用时间（单位是秒）的倒数。
2、照相机的工作原理：照相机是利用凸透镜能成倒立、缩小实像的原理制成的。它的镜头相当于一个凸透镜，来自物体（距镜头二倍焦距以外）的光经过镜头后在胶片上形成一个倒立、缩小的实像。
3、眼球就好像一架照相机，晶状体相当于照相机的镜头（凸透镜），视网膜相当于照相机内的胶片。来自物体的光通过晶状体，在视网膜上形成一个倒立、缩小的实像，经视神经传输到大脑的视觉中枢，形成视觉，从而看见物体。
构造：由睫状体、角膜、晶状体、瞳孔、玻璃体、视网膜、视神经等部分构成，如图所示。
（2）视物原理：晶状体相当于一个凸透镜（这相当于照相机的镜头），来自物体的光线通过瞳孔，经过晶状体折射后在视网膜上成倒立、缩小的实像，再经过神经系统传入大脑，经过大脑处理我们就看到物体了。
（3）看近处与远处物体时眼睛的调节变化
比较项目 看近处物体 看远处物体
睫状体 收缩 舒张
眼部肌肉 张紧 松弛
晶状体 变凸、变厚 变长、变薄
焦距 变小 变大
眼球折光能力 变强 变弱
能够看到最近点或最远点 距离眼睛10cm左右 无限远处
二、视力的缺陷与矫正
1、近视眼：近视眼是指眼球在调节放松状态下，平行光线(一般认为来自5m以外)经眼球屈光系统后聚焦在视网膜之前，产生远距视物模糊。所以近视眼的远点不在无穷远处，而在某个有限距离处，近视眼的进点也比正常眼近，近视眼的明视距离小于25cm。
(1)特点：近视眼只能看清近处的物体，看不清远处的物体。
(2)原因：近视眼晶状体比正常人眼睛要凸一些，晶状体折光能力强。远处来的平光会聚在视网膜前面，而在视网膜上是一个光斑了。
(3)矫正方法：配戴适当的凹透镜做眼镜，使远处来的光先发散后再进入眼睛，使像后移到视网膜上，可矫正近视眼视力。
2、远视眼：在完全静止的调节状态下，由远距离(指5米以上)目标投射的光线，集合在视网膜之后。这种反常的屈光状态称为远视眼。远视眼的近点比正常眼远些。远视眼的明视距离大于25cm。
(1)特点：远视眼只能看见远处的物体，看不清近处的物体。
(2)原因：晶状体比正常人要凹一些，晶状体对光线的折射能力变弱，远处来的光线会聚点在视网膜后。①眼轴过短如小眼球；②眼轴正常而屈光系统的屈光力过弱，如角膜的弧度过平以及屈光指数偏低等。
(3)矫正方法：利用凸透镜能使光线会聚的特点，在眼睛前面放一个凸透镜，就能使来自近处物体的光会聚使像前移在视网膜上了。配戴适当的凸透镜做眼睛，可矫正远视眼的视力。
考点一：照相机成像
例1．如图是照相机的成像示意图，下列说法中正确的是（ ）
A．要在胶片上成缩小的像，物距必须大于2倍焦距
B．所成的像是正立、缩小的实像
C．要使胶片上的像变大，只把镜头后缩就可以
D．人眼相当于一架照相机，在视网膜上成的像是正立的
【答案】A
【详解】A．根据凸透镜成像特点可知，要在胶片上成缩小的像，物距必须大于二倍焦距， 此时像距大于一倍焦距小于二倍焦距，故A正确；
B．物距大于二倍焦距时，成倒立、缩小的实像，故B错误；
C．要使胶片上的像变大，应减小物距，照相机靠近物体，同时要增大像距，镜头前伸，故C错误；
D．人眼相当于一架照相机，视网膜相当于光屏，物体在视网膜上成倒立、缩小的实像，故D错误。
故选A。
考点二：近视眼及其矫正
例2．小云同学学习了透镜、眼睛和眼镜的知识之后，利用水透镜模拟了眼睛看物体的过程，如图甲，眼睛的结构如图乙。
（1）正常人眼看远近不同物体时能实现自动变焦使物体在视网膜上成一个倒立的、___________的实像，与该成像特点相同的光学仪器是___________（选填“照相机”“投影仪”或“放大镜”）；
（2）小云移动蜡烛、水透镜和光屏至图甲所示位置时，恰能在光屏上看到清晰的像。将蜡烛再向左移动一段距离；发现光屏上的像变模糊，此过程可模拟___________眼成因；此时，若要在光屏上得到清晰的像须向水透镜内___________适量的水（“注入”或“抽出”）。
【答案】 缩小 照相机 近视 抽出
【详解】（1）[1][2]人眼看物体时，晶状体相当于凸透镜，物距大于二倍焦距，在视网膜上成一个倒立、缩小的实像，照相机的成像原理与此相同。
（2）[3]由图甲可知，此时物距大于像距，成倒立、缩小的实像，将蜡烛再向左移动一段距离时，此时物距变大，若使像成在光屏上，光屏应向左移动，而题意中光屏不动，则光屏上的像变模糊，即成像点落在光屏左方，相当于近视眼的成因。
[4]若要在光屏上得到清晰的像，需使水透镜的会聚能力减弱，使成像点落在光屏上，须向水透镜内抽水，使水透镜变薄一些，会聚能力减弱。
考点三：远视眼及其矫正
例3．人的眼睛相当于 _____（填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”），视网膜相当于照相机的 _____。不正确使用眼睛会造成眼部疾病，如图是 _____的眼睛，该带 _____透镜矫正。
【答案】 照相机 胶片 远视眼 凸
【详解】[1][2]人的眼睛在结构上和照相机相同，成倒立、缩小的实像；视网膜相当于照相机的胶片，像成在视网膜上。
[3][4]远视眼看近的物体时，像成在视网膜的后面，所以该图是远视眼的眼睛；为了使像正好呈在视网膜上，应使光线提前会聚，需要佩戴对光线具有会聚作用的凸透镜矫正。
1．（2023·四川广元·统考中考真题）某物理兴趣小组在“探究凸透镜成像规律”时，将焦距为10cm的凸透镜固定在光具座上50cm刻度线处，光屏和点燃的蜡烛分别位于凸透镜两侧，实验前调整好实验器材。如图所示，将蜡烛移至25cm刻度线处，移动光屏，呈现在光屏上清晰的像的特点是（ ）
A．倒立、缩小的实像 B．正立、放大的虚像
C．倒立、放大的实像 D．与投影仪的成像特点相同
2．（2023春·安徽阜阳·八年级校考期中）北京时间2022年11月12日12时10分，天舟五号货运飞船与空间站组合体完成自主快速交会对接，中国航天员首次在空间站迎接货运飞船来访，如图所示是对接过程中空间站上摄像机拍摄的照片，下列说法正确的是（ ）
A．摄像机的镜头相当于凸面镜
B．摄像机成像特点与投影仪相同
C．天舟五号通过摄像机成正立、缩小的实像
D．天舟五号靠近空间站时，它在摄像机上成的像逐渐变大
3．（2023春·八年级校联考课时练习）在如图所示的四幅图中，分别表示远视眼成像情况和矫正做法的是（ ）
A．（1）（2） B．（1）（3） C．（2）（4） D．（3）（4）
4．（2023春·八年级校联考课时练习）随着科学技术的进步，激光治疗近视眼的技术已经非常成熟，通过手术使许多成年人摘掉近视眼镜，这种手术的原理是（ ）
A．使晶状体和角膜构成的透镜对光的偏折能力变强
B．使晶状体和角膜构成的透镜对光的偏折能力变弱
C．使晶状体和角膜构成的透镜的透明度加强
D．使晶状体和角膜构成的透镜的透明度减弱
5．（2023春·八年级校联考单元测试）如图所示，小明透过水滴状的鱼肝油胶囊观察积木，发现上面的数字“9”变成了“6”，则此像是___________（选填“虚”或“实”）像，与该成像原理相同的光学仪器是___________，若想让“6”变大一些，可将积木与胶囊的距离___________（选填“增大”“减小”或“不变”）
6．（2023春·八年级校联考单元测试）如图是小明拍摄的天安门城楼照片，要使所成的像更大一些，小明应___________（选填“靠近”或“远离”）天安门城楼再拍摄。取景时摘下眼镜的小明看不清远处的城楼，则小明佩戴的是用___________（选填“凸”或“凹”）透镜制成的近视眼镜，矫正前成像离视网膜越远，所配眼镜的 “度数”越___________（选填“深”或“浅”）。
7．（2023春·八年级校联考单元测试）小白用水凸透镜模拟人眼的晶状体，光屏相当于视网膜（如图）。当用注射器向胶膜内注水，水凸透镜的凸起程度增加，光屏上原来清晰的像变模糊了；为了再次得到清晰的像，保持透镜和光屏的位置不动，应将蜡烛______（选填“靠近”或“远离”）水透镜，此过程模拟的是______眼的成因，该眼睛用______透镜进行矫正。
8．（2023·四川成都·统考中考真题）今年6月6日是全国第28个爱眼日。正常眼睛观察物体最清晰而又不易疲劳的距离，约为25cm，叫做明视距离。近视眼的明视距离______正常眼的明视距离（选填“大于”“等于”或“小于”）。与近视眼不同，远视眼需要佩戴______透镜矫正。
9．（2023春·八年级校联考单元测试）如图是小红探究“凸透镜成像规律”的实验装置，所用凸透镜的焦距为10cm。
（1）如图所示是凸透镜和蜡烛的位置，光屏应在______（填“I”“II”或“III”）区域内左右移动，才能在光屏上得到清晰实像；
（2）小红重新调整了蜡烛的高度后，使像呈在光屏中央。此时光屏上出现了倒立、______（填“放大”、“缩小”或“等大”）的烛焰的像。在实验过程中，小红将自己的眼镜放在蜡烛和凸透镜之间，保持光屏的位置不变，发现光屏上的像由清晰变为模糊，此时小红将蜡烛向远离透镜方向移动，发现光屏上又能成清晰的像，说明小红患有______（填“近视眼”或“远视眼”）；
（3）取下眼镜，小红发现光屏上的像由清晰又变为模糊，这次她将光屏向______至（填“靠近”或“远离”）透镜方向适当移动，光屏上再次出现烛焰清晰的像。此时她保持光屏位置不动，只移动______（填“蜡烛”或“透镜”）的位置，光屏上会再次出现烛焰清晰的倒立、______（填“放大”“缩小”或“等大”）的像。
1．购物支付已进入“刷脸”时代，结账时消费者只需在镜头前1m左右面对摄像头，系统自动拍照扫描确认相关信息后（ ）
A．“刷脸”时，面部到镜头的距离只要大于一倍焦距就可以
B．“刷脸”时，面部经摄像头成正立、缩小的实像
C．摄像头成像特点与照相机相同
D．摄像头可选用焦距为2m的凸透镜
2．凸透镜是一种基本光学元件，在生活中有广泛的应用。下列说法正确的是（ ）
A．用放大镜观察报纸时，报纸应放在一倍焦距与二倍焦距之间；要使观察的像更大些，报纸要远离放大镜
B．用投影仪放映物理试题时，要使银幕上所成像更大而且清晰些，应该让镜头下降些，同时投影仪远离银幕
C．用照相机照人像照时，要使所成像更大而且清晰些，应该让拍摄对象靠近镜头，同时镜头后缩
D．用照相机照人像照时，要使所成像更大而且清晰些，应该改用长焦镜头，同时镜头后伸
3．现代生活，智能手机给人们带来了许多便利，但长时间盯着手机屏幕，容易导致视力下降。图中关于近视眼及其矫正的原理图正确的是（ ）
A．甲和丙 B．甲和丁 C．乙和丙 D．乙和丁
4．如图所示是正常眼睛的调节示意图，下列有关说法错误的是（ ）
A．甲图是观察远处景物的光路图
B．眼球的成像原理与照相机相同
C．近视眼所成的像落在视网膜之前
D．远视眼是由于晶状体太厚，折光能力太强造成的
5．如图所示，a、b、c、d是距凸透镜不同距离的四个点，F为焦点，下列说法不正确的是（ ）
A．摄像机是根据物体放在a点时成像情况制成的
B．人眼看物体时的成像情况与物体放在b点时的成像情况相同
C．投影仪是根据物体放在c点时的成像情况制成的
D．正常使用放大镜与物体放在d点时成像情况相同
6．眼睛的角膜和晶状体类似于_________透镜。青少年如果长时间使用电子产品，缺乏户外活动，就可能患上近视。患近视后需要配戴__________透镜进行矫正，矫正后的成像光路图应是图中的___________。
7．智能手机扫码功能可快速获取信息，手机摄像头相当于______（选填“凸透镜”或“凹透镜”）；二维码通过摄像头在手机中所成的是______（选填“实”或“虚”）像。图乙，蜡烛恰好在光屏上成清晰的像，此时光屏上可观察到倒立______（选填“放大”或“缩小”）的______（选填“实”或“虚”）像，生活中的应用是______（选填“投影仪”或“照相机”）。
8．如图所示，此时烛焰在光屏上恰好成清晰等大的像，凸透镜的焦距为______cm。若在蜡烛和凸透镜之间放置一个远视眼镜片，为得到清晰的像光屏应向______移动。
9．小明利用如图的水透镜、蜡烛、光屏、光具座等器材进行了实验探究：某次实验中，当蜡烛、水透镜和光屏在图示位置时，在光屏上恰能成清晰的像，接着固定蜡烛位置不变，将水透镜移到60cm刻度线处，要在光屏上再次看到清晰的像，应将光屏向_________移动；小明在光屏上成清晰缩小像时，用注射器往水透镜中注入适量的水，发现光屏上的像变模糊了。为了使光屏上再次成清晰的像，应在水透镜前加焦距适当的_________透镜，这是_________（选填“近”或“远”）视眼的矫正。
10．小明在探究“凸透镜成像的规律”实验中，操作如下：
（1）如图甲所示，该凸透镜的焦距是___________cm；
（2）实验前，小明将蜡烛、凸透镜和光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，调整它们的高度，使烛焰、凸透镜和光屏三者的中心在同一高度，这样做的目的是：___________；
（3）蜡烛、光屏和凸透镜在光具座上的位置如图乙所示，光屏上成清晰的像（像未画出），该像为倒立、___________（填“放大”或“缩小”）的实像，生活中的___________（填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）利用了这个成像原理；
（4）乙图中保持蜡烛与光屏在光具座上的位置不动，应将凸透镜移到光具座___________cm刻度线处，光屏上会再次出现清晰倒立、___________（填“放大”或“缩小”）的实像；
（5）将蜡烛、凸透镜和光屏重新移回到如图乙所示位置，光屏上出现清晰的像。若在蜡烛和凸透镜之间合适的位置放一个近视眼镜，为了使光屏上重新出现清晰的像，光屏应向___________（填“左”或“右”）移动；若不移动光屏，并保持近视眼镜的位置不变，小明更换另一个凸透镜，光屏上也得到了清晰的像，那么此透镜的焦距比原来的凸透镜的焦距更___________（填“大”或“小”）。
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