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第五章
透镜及其应用
5.1 透 镜
教学目标
1. 认识凸透镜和凹透镜,了解透镜的焦点、焦距。
2. 观察凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。
3. 能保持对自然界的好奇,初步领略自然现象的美好与和谐。
教学重点
通过观察和实验,了解什么是凸透镜和凹透镜及对光的作用。
教学难点
指导学生对实验进行仔细观察、分析,最后通过概括得出结论。
透镜的应用
照相机
生活中人们经常使用眼镜、照相机、投影仪、显微镜等光学仪器。用照相机拍照,可以把瞬间情景留为永恒的记忆;利用投影仪,可以使教室里的同学看到放大的图片;医院化验室的医生,在显微镜下可以看到血液中的各种细胞……这些光学仪器与我们的生活息息相关,它们的主要部件都是透镜。
如果仔细观察眼镜,你会发现镜片的中间和边缘的厚薄不一样。远视镜片中间厚、边缘薄,这样的镜片是凸透镜,如图甲;近视镜片中间薄、边缘厚,这样的镜片是凹透镜,如图乙。一般透镜的两个表面中至少一个表面是球面的一部分。如果透镜的厚度远小于球面的半径,这种透镜就叫做薄透镜。
凸透镜和凹透镜
凸透镜和凹透镜
如下图,通过两个球面球心的直线叫做主光轴,简称主轴。主轴上有个特殊的点,通过这个点的光传播方向不变,这个点叫做透镜的光心。可以认为薄透镜的光心就在透镜的中心。
凸透镜的主光轴和光心
凹透镜的主光轴和光心
除了眼镜外,很多光学仪器和日常用品也用到了透镜。例如照相机镜头就是由一组透镜组成的。
照相机镜头剖面图
透镜对光的作用
许多同学可能做过这样的游戏:把一只放大镜正对着太阳光,再把一张纸放在它的另一侧,调整放大镜与纸的距离,纸上会出现一个很小、很亮的光斑。
放大镜使光会聚
光斑处的温度很高,如果长时间照射,纸会被烤焦。这个现象提示我们:放大镜能把光会聚起来。放大镜是凸透镜,看来凸透镜对光有会聚作用。那么凹透镜也能使光会聚吗?
下面我们通过实验来仔细研究这两种透镜对光的作用。
1.让平行于透镜主轴的几束光射向凸透镜,观察光通过透镜后的偏折方向(下左图)。
2.让平行于透镜主轴的几束光射向凹透镜,观察光通过透镜后的偏折方向(下右图)。
演 示
凸透镜使光会聚
凹透镜使光发散
实验表明,凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光有发散作用。因此,凸透镜又叫做会聚透镜,凹透镜又叫做发散透镜。
焦点和焦距
通过实验还可以发现,凸透镜能使跟主光轴平行的光会聚在主光轴上的一点,这个点叫做凸透镜的焦点。焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距。凸透镜两侧各有一个焦点,两侧的两个焦距相等。跟主光轴平行的光通过凸透镜的光路如下图所示。图中 F 表示焦点,f 表示焦距。凸透镜的焦距越小,透镜对光的会聚作用越强。
凸透镜的焦点和焦距
再见!