第6节 透镜和视觉　专题复习与巩固训练

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第6节 透镜和视觉　专题复习与巩固训练
【要点整理】
知识点1：透镜
近视眼镜、远视眼镜是透镜，照相机、投影仪、显微镜中有透镜。一滴水也相当于凸透镜。
1．凸透镜：中间________边缘________，叫做凸透镜。它对光线有________作用，所以又叫会聚透镜。21·cn·jy·com
2．凹透镜：中间________边缘________，叫做凹透镜。它对光线有________的作用，所以又叫发散透镜。
3．透镜相关的光学名词
(1)主光轴：透镜两个球面球心的连线。
(2)光心：位于透镜的中心，光通过它时传播方向不变。
(3)焦点：凸透镜能使平行于主光轴的光线会聚在一点，这个点叫焦点(F)。凸透镜有2个焦点。
(4)焦距：焦点到光心的距离叫焦距，每个凸透镜的焦距是一定的。
(5)物距(u)：物体到透镜中心的距离。
像距(v)：像到透镜中心的距离。
说明　①透镜对光是有会聚作用还是发散作用，不是看光线经过透镜折射后是会聚还是发散，而是看经过透镜后的光线与经过透镜前的光线从传播方向上相比是相互“靠近”还是“远离”了。
②透镜的三条特殊光线
a．通过光心的光线，经透镜折射后不改变方向。
b．平行于主光轴的光线经透镜折射后通过焦点，对于凸透镜来说是通过异侧的焦点；对凹透镜来说，它的焦点是虚焦点，是折射光线的反向延长线过焦点。
c．通过焦点的光线经透镜折射后平行于主光轴射出，对凹透镜是虚焦点，是入射光线的正向延长线过焦点，三条光路如图所示。
d．透镜中的三条特殊光线可简记为：平行过焦点，过焦点平行，过光心不变。
例1　根据光路图，甲图方框中的透镜应是______透镜，乙图方框中的透镜应是______透镜。
知识点2：实像和虚像
物体可以看成是由很多个点组成的，每个点都可看成一个物点。物点发出的光束是发散光束，这些光束经光学系统作用后，若成为会聚光束，则其会聚点称为物点的实像点；若成为发散发束，则其反向延长线的交点称为物点的虚像点；若成为平行光束，则不成像。组成物体的物点对应的像就组成了物体的像。若物体的像由实像点组成，则物体的像就是实像；若物体的像由虚像点组成，则物体的像就是虚像。www.21-cn-jy.com
实像可以用光屏来承接，也可以用眼睛看到。虚像不能用光屏来承接，只能用眼睛来观看。
例2　关于实像与虚像，以下说法中，不正确的是(　　)
A．实像都是倒立的，虚像都是正立的
B．实像是经凸透镜所成的，虚像不是
C．实像能呈现在光屏上，虚像不能
D．实像是实际光线会聚而成的，而虚像则不是
知识点3：凸透镜的成像规律及应用
1．探究凸透镜成像的规律
(1)利用太阳光测出凸透镜的焦距。
(2)把蜡烛、凸透镜、光屏放在同一直线上，并调整烛焰的中心、凸透镜的中心、光屏的中心在同一高度(这样做的目的是让凸透镜所成的实像呈现在光屏上)。
(3)先把蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置(物距大于2倍焦距)，调整光屏与透镜的距离，使烛焰在光屏上成一清晰的像，观察像的大小、倒或正，分别测量物体、像到凸透镜的距离。
(4)把蜡烛移到距凸透镜1倍焦距与2倍焦距之间，放好后重复以上操作。
(5)继续把蜡烛向凸透镜靠近，这时在光屏上已经看不到蜡烛的像，用眼睛直接对着凸透镜观察蜡烛的像。
2．凸透镜成像规律
物距(u) 像的特点 像距(v) 像的位置
正立或倒立 放大或缩小 实像或虚像 与物同侧或异侧
u＞2f 倒立 缩小 实像 f＜v＜2f 与物异侧
u＝2f 倒立 等大 实像 v＝2f
f＜u＜2f 倒立 放大 实像 v＞2f
u＝f 不成像
u＜f 正立 放大 虚像 / 与物同侧
3．凸透镜成像规律光路图
4．照相机：照相机的镜头的作用就相当于一个凸透镜，来自物体的光线经过照相机镜头后，在胶卷上形成一个________、________的________使胶片感光。2·1·c·n·j·y
原理：当物距大于二倍焦距时，物体通过凸透镜在光屏上会得到倒立、缩小的实像。
5．放大镜：利用u＜f时，物体经过凸透镜成________、________的________的原理制成的，并且像与物体在同一侧，而且放大镜离字越远，所成的像越大。2-1-c-n-j-y
说明　凸透镜焦距的测量方法
①太阳聚焦法：把凸透镜正对着太阳光，在凸透镜的另一侧放一张白纸，调节凸透镜到白纸之间的距离，使白纸上出现最小最亮的光斑，这个光斑就是焦点。用直尺测出凸透镜到焦点的距离，即为焦距。21*cnjy*com
②平行光源法：将几束平行光沿主光轴射到凸透镜上，在光屏上得到的折射光线交于一点，量出这点到凸透镜的距离，即为焦距。【版权所有：21教育】
③二倍焦距法：在光具座上依次放置蜡烛、凸透镜和光屏，点燃蜡烛并使火焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度，调节烛焰到凸透镜的距离和光屏到凸透镜的距离，直到光屏上的像与烛焰等大为止。21教育名师原创作品
④焦点不成像法：透过凸透镜观看物体，调节物体到凸透镜的距离，从看得见到刚好看不见时，测出物体到凸透镜的距离即为焦距。21*cnjy*com
⑤焦点入射法：在凸透镜的一侧放一光屏，另一侧用一个发光的小灯泡，沿主光轴移动，直到光屏上得到一个与透镜直径相等的圆形光斑为止，测出小灯泡到凸透镜的距离即为焦距。
例3　如图所示为小明做“探究凸透镜成像规律”的实验装置图。透镜的焦距为15cm，要使蜡烛在光屏上成清晰的像，在蜡烛、凸透镜和光屏三者中，只移动其中的一个，其余两个不动，下列措施中可行的是(　　)
A．光屏向左移动 B．光屏向右移动 C．蜡烛向左移动 D．透镜向左移动
知识点4：眼球的结构和功能
1．眼球的结构
组成
眼球 眼球壁 ______ 角膜(无色透明)
巩膜(白色坚韧、眼白部分)
______ 虹膜
睫状肌(调节晶状体曲度)
脉络膜(营养眼球、使眼球成为暗室)
______ 视网膜(有感光细胞，但视神经穿出的地方无感光细胞称为盲点，在靠近鼻侧)
内容物 包括房水、晶状体、玻璃体(都为无色透明)
2.眼球结构与照相机的比较
(1)角膜和晶状体的共同作用相当于照相机中的镜头，即凸透镜。
晶状体的形状可调，看近处物体时，睫状肌收缩，晶状体变厚，其焦距变小，折射能力变大；看远处物体时相反。【来源：21·世纪·教育·网】
(2)虹膜中心的瞳孔相当于相机的光圈，可调节进入眼内的光的强弱。
(3)玻璃体相当于相机的暗箱，其前后径长度相当于镜头到胶片的距离，即像距v。
(4)视网膜相当于照相机的胶片即光屏，也即数码相机的影像传感器。
3．视觉的形成
外界物体的光线→折光系统→视网膜→视神经→大脑皮层的视觉中枢(形成视觉)
说明　①颜色的分辨
人眼的视网膜上有两种感光细胞：视杆细胞和视锥细胞。在较亮的环境下，视锥细胞起主要作用，能感觉到物体的色彩。视锥细胞有三种，分别对红光、绿光和蓝光较为敏感。大脑把来自各种视锥细胞的信息综合后，产生彩色的影像。然而，在较暗的环境下，视杆细胞起主要作用，主要使物体的外形和运动成像，形成黑白图像。
②眼的折光系统包括：角膜、房水、晶状体、玻璃体。
例4图1所示厚薄不同的透镜均为同种玻璃材料所制。为了说明正常眼睛看远、近物体时晶状体的特点，小明进行了图2的实验，先取乙透镜放在光具座上，A处点燃蜡烛的火焰在光屏上成一倒立缩小的像，接着将蜡烛分别移到B和C处，取不同透镜替换乙透镜，但透镜与光屏的位置不变，光屏上分别形成不同程度的倒立缩小的像，则(　　)
A．蜡烛移到B处时，用甲替换乙
B．蜡烛移到B处时，用丙替换乙
C．蜡烛移到C处时，用甲替换乙
D．蜡烛移到C处时，用丁替换乙
知识点5：视觉限制与视力缺陷
1．人类视觉上的限制
(1)明视距离：在合适的照明条件下，眼部肌肉处于正常状态而能十分仔细地看清物体时，物体离眼睛的距离称为明视距离。正常眼睛的明视距离是25厘米。
(2)盲点：在视神经离开视网膜的地方，也是视网膜上唯一没有任何感光细胞的地方，这个地方叫盲点。
2．视力缺陷与矫正
(1)近视：
近视的原因：主要是眼球的前后径过长或晶状体曲度过大，对光的折射能力变强，使来自远处物体的光聚焦在视网膜前，使物像模糊不清。21教育网
近视眼的矫正：可以借助相应的________，使来自远处物体的光聚焦在视网膜上。
(2)远视
看近处的物体很吃力，只有把物体拿到离眼睛较远处才能看清楚，这种眼睛叫“远视眼”，老花眼就是远视眼，其特点是“怕近不怕远”。21·世纪*教育网
远视的原因：主要是眼球的前后径过短或晶状体曲度过小，使来自近处物体的光聚焦在视网膜的后面。
远视眼的矫正：矫正远视，可配戴相应的______，使来自近处物体的光偏折而聚焦在视网膜上。
(3)色盲：失去正常人辨别颜色能力的先天性色觉障碍的现象，它是由先天遗传决定的。根据不能辨别的颜色种类，色盲可以分为红色盲、绿色盲、红绿色盲、黄蓝色盲和全色盲。www-2-1-cnjy-com
例5　小华视物时成像情况如图所示，医生向她介绍激光手术：通过激光烧蚀厚度均匀的透明眼角膜，使之改变形状，实现视力矫正。手术后的眼角膜形状应为下列图中的(　　)
知识点6：爱护眼睛，保护视力
做到“二要二不要”：
二要：①读书写字的姿势要正确，眼睛和书本的距离要保持在33厘米；②连续看书或写字1小时左右要休息片刻，或者向远处眺望一会儿，最好是看看远处的绿草和树木。
二不要：①不要在光线暗弱或直射的阳光下看书、写字；②不要躺在床上或坐车、走路时看书。
例6　做眼保健操对人的眼睛所起的作用是(　　)
A．使眼睛漂亮　　　　　　B．缓解眼肌的疲劳，增强睫状体对晶状体的调节作用
C．使眼睛的瞳孔放大　　　D．使玻璃体更透明
【巩固提升】
1．关于如图所示的a、b、c、d四个透镜的说法正确的是(　　)
A．a、c为凸透镜　　　　　　　　　B．a为凸透镜，d为凹透镜
C．b、c为凹透镜　　　　　　　　　D．b为凹透镜，c为凸透镜
2．如图所示，两条入射光线(或延长线)分别过凹透镜的光心O和焦点F，分别画出经过凹透镜折射后的光线。【来源：21cnj*y.co*m】
3．用手机自拍成为当下年轻人的时尚。手机的镜头相当于一个凸透镜，自拍时人离镜头的距离u和镜头焦距f的关系是(　　)
A．u2f
4．拿一副远视眼镜放在凸透镜前，如上右图所示，光屏上出现烛焰清晰的像，移走远视眼镜，烛焰的像变得模糊，为了能在光屏上重新得到清晰的像，下列操作可行的是(　　)
A．将蜡烛靠近凸透镜　　　　　　　　　B．将光屏靠近凸透镜
C．将光屏远离凸透镜　　　　　　　　　D．将光屏和蜡烛同时靠近凸透镜
5．一束光在空气中经凸透镜折射后，下列说法中正确的是(　　)
A．一定是平行光束　　　　　　　　　　　B．一定是会聚光束
C．一定是发散光束　　　　　　　　　　　D．折射光束比原来的光束会聚一些
6．如图所示为某款数码相机的成像原理，镜头相当于一个凸透镜，影像传感器相当于光屏。拍照时，将镜头对准景物，相机通过自动调节，就能得到清晰的像。下列说法正确的是(　　)21cnjy.com
A．为拍摄到更大的像应将镜头远离景物
B．为扩大拍摄范围应将镜头靠近景物
C．影像传感器上成的是正立的实像
D．景物在二倍焦距以外才能成缩小的像
7．小明在做“探究凸透镜成像规律”的实验时，凸透镜的位置固定不动。在图1所示位置时，烛焰恰好在光屏上成清晰的像。【出处：21教育名师】
(1)由图可知，凸透镜焦距范围正确的是________。
A．f＜13cm 　 B．13cm＜f＜20cm　　C．20cm＜f＜40cm D．f＞40cm
(2)若将蜡烛向右移动一小段距离，则应将光屏向________(填“左”或“右”)移动适当距离可再次在光屏上成清晰的像，此时像的大小比原来的像要________些。
(3)若将蜡烛向左移动一小段距离，此时光屏上的像变模糊，在蜡烛和透镜之间放置一个合适的________(填“凸透镜”或“凹透镜”)，光屏上的像又变清晰，________(填“近视眼”或“远视眼”)的矫正原理与此相同。
(4)把烛焰置于凸透镜焦点以内，在透镜另一侧可以观察到放大的虚像。若将一不透明的光屏置于图中虚线处，如图2所示，则烛焰的像________。
A．会消失 B．亮度变暗 C．没有变化 D．成在光屏上
8．阅读短文，回答问题：
光电鼠标中的凸透镜成像
光电鼠标在电脑中应用非常广泛，其原理就是利用发光二极管照射移动表面(如图)，并被反射回鼠标的光学感应器(相当于光屏)，用以记录移动动作，以此捕捉移动位置的不同画面。鼠标移动时，感应器会连续拍摄鼠标垫表面所成的像，并利用数字信号处理来比较各个影像，以决定移动的距离和方向。产生的结果会传回计算机，而屏幕上的光标根据这些结果来移动，图中光学感应器、透镜、发光二极管等元件固定在鼠标内。
(1)当发光二极管的光照射在粗糙的鼠标垫上时会发生________(填“镜面反射”或“漫反射”)。
(2)当鼠标平放在鼠标垫上，成像透镜距鼠标垫7mm，光学感应器距成像透镜3mm，则在光学感应器上成________(填“倒立”或“正立”)、________(填“放大”或“缩小”)的________(填“实”或“虚”)像，这和__________成像原理是一样的。
(3)当鼠标向前推移时，感光器件上的像相对于光学感应器在向________(填“前”或“后”)移动。
(4)将鼠标离开鼠标垫一定高度后悬空向前移动时，电脑显示器上的光标并不移动，是因为像成在光学感应器的________(填“上”或“下”)方，而且所成的像________(填“变大”、“不变”或“变小”)。21世纪教育网版权所有
9．小丽同学用焦距为10cm的凸透镜做“探究凸透镜成像规律”的实验，装置如图所示。在实验过程中保持凸透镜的位置不变，请你根据所学知识回答下列问题。
(1)实验前应首先调节蜡烛的焰心、__________________、光屏的中心在同一高度。
(2)改变蜡烛的位置，使其位于20cm刻度线处，再移动光屏，使烛焰在光屏上成清晰的倒立、________的实像(填“放大”、“等大”或“缩小”)。
(3)在实验(2)的基础上，将蜡烛和光屏互换位置，此时烛焰在光屏上成清晰________的________实像(填“放大”、“等大”或“缩小”)。
(4)改变蜡烛的位置，使其位于56cm刻度线处，小丽从透镜的左侧通过透镜可以看到一个清晰的________(填“倒立”或“正立”)的像。利用这种成像规律可制成________镜。
参考答案
【要点整理】
知识点1：厚　薄　会聚　薄　厚　发散　例1 凸　凹　
知识点2：例2 B　
知识点3：倒立　缩小　实像　正立　放大　虚像　例3 C　
知识点4：外膜　中膜　内膜　例4 A　
知识点5：凹透镜　凸透镜　例5 B　
知识点6：例6 B
【巩固提升】
1.C　2.如图
3—6.DC DD
7.(1)A　(2)右　大　(3)凹透镜 近视眼　(4)C　
8.(1)漫反射　(2)倒立　缩小　实 照相机　(3)前　(4)下　变小
9．(1)凸透镜的光心　(2)缩小
(3)倒立　放大　(4)正立　放大
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