4.5　透镜及其作用 第1课时(要点讲解+当堂检测+答案)

沪科版物理八年级上册同步学案
第四章　多彩的光
第五节　科学探究：凸透镜成像
第1课时　透镜及其作用
要 点 讲 解
要点一　透镜
1. 透镜的概念
透镜是用透明物质制成的表面(或至少一个表面)为球面一部分的光学元件。透镜能让光线穿透过去，在进入和离开透镜时光经两次折射而改变光路，所以透镜是一种折射镜。
2. 透镜的类型
透镜按其形状不同可分为两类：凸透镜和凹透镜。中央较厚、边缘较薄的透镜叫做凸透镜；中央较薄、边缘较厚的透镜叫做凹透镜。
3. 主光轴和光心
(1)主光轴：通过透镜的两个球面球心的直线叫做透镜的主光轴，简称光轴，每个透镜都有一条主光轴，画主光轴应用点划线。
(2)光心：凸透镜的中心称为光心，用字母“O”表示，凡是通过光心的光，其传播方向不变，可以认为薄透镜的光心就在透镜的中心。
经典例题1　如图是四个透镜实物图，属于凹透镜的是(　)
A B C D
解析：中间比边缘厚的透镜是凸透镜，中间比边缘薄的透镜是凹透镜。只有C项的透镜中间比边缘薄是凹透镜，其余几项均为凸透镜。
答案：C
要点二　透镜对光的作用
1. 凸透镜对光有会聚作用
凸透镜对光的会聚作用是指光通过凸透镜后，折射光线的传播方向比原入射光线的传播方向更偏向主光轴。可以有多种形式，最典型的是对平行光线的会聚。
2. 凹透镜对光有发散作用
凹透镜对光的发散作用是指光通过凹透镜后，折射光线的传播方向比原入射光线的传播方向更偏离主光轴。也可以有多种形式，最典型的是对平行光线的发散。
光线通过透镜发生折射时遵循光路可逆性原理。当逆着折射光线入射时，折射光线将逆着原入射光线的光路射出。
3. 焦点和焦距
(1)焦点(用F表示)
①平行于主光轴的光经凸透镜会聚的点称为凸透镜的焦点，因为这个焦点是由实际光线会聚而成的，所以也叫实焦点。一个凸透镜有两个实焦点。
②平行于主光轴的光经过凹透镜发散后反向延长线的交点，这一点不是实际光线会聚而成的，所以叫做凹透镜的虚焦点。一个凹透镜有两个虚焦点。
(2)焦距(用f表示)
焦点到光心的距离叫做焦距，同一透镜两侧的焦距相等。
拓展：(1)凸透镜的焦距长短反映了凸透镜对光的会聚能力的强弱，焦距越短，会聚能力越强；
(2)凸透镜表面的凸起程度决定了它的焦距：表面越凸，焦距越短；
(3)凹透镜的焦距长短反映了凹透镜对光的发散能力的强弱，焦距越短，发散能力越强。
4. 透镜的光路作图
透镜的三条特殊光线：
入射光线
折射光线
图例
凸
透
镜
平行于主光轴
经过另一侧的实焦点
经过焦点或从焦点发出
平行于主光轴射出
经过光心
不改变原来的传播方向
凹
透
镜
平行于主光轴
反向延长线经过另一侧虚焦点
斜射向凹透镜另一侧虚焦点
平行于主光轴射出
经过光心
不改变原来的传播方向
经典例题2　如图所示，一束光线经凸透镜折射后，射向与凸透镜主光轴平行的平面镜，请你在图中画出。
(1)射向凸透镜的入射光线；
(2)经平面镜的反射光线；
(3)标出反射角的度数。
解析：经凸透镜的折射后的光线过焦点，则入射光线平行于主光轴如图；过平面镜的入射点垂直镜面作出法线，求出入射角为90°－40°＝50°，则反射角为50°，在法线右侧作出反射光线，标出反射角，如图所示。
答案：如图所示。
点拨：凸透镜有三条特殊光线：过光心的光线其传播方向不变；过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点。熟记反射定律的内容作图：反射光线、入射光线、法线在同一个平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。
易错易混警示　透镜对光的作用
凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用都是相对于原来入射光线的传播方向而言的。凸透镜对光的会聚作用是指经凸透镜折射后的光线比原来光线的传播方向向主光轴靠近了一些，但通过凸透镜的光线不一定都能会聚于一点，也可能是平行的或是发散的。凹透镜对光的发散作用是指经凹透镜折射后的光线比原来光线的传播方向远离了主光轴，但通过凹透镜的光线本身不一定是发散的，也可能会聚于一点或是平行的。
经典例题3　如图所示，画出了光线经过透镜前后的传播方向，则在虚线处的透镜应是(　)
A. 凸透镜 B. 凸透镜和凹透镜都可以
C. 凹透镜 D. 凸透镜和凹透镜都不可以
解析：凹透镜对光的发散作用，是指折射光线相对于入射光线“远离”了主光轴，不能将发散作用理解为折射光线是发散的。如果射向凹透镜的光线是会聚的，经过凹透镜以后，可能仍然是会聚的，但比入射光线的会聚“推迟”了，这同样说明透镜起到了发散作用。
答案：C
当 堂 检 测
1. 如图所示的透镜中，是凸透镜的是(　　)
甲 乙 丙 丁
A. 甲、乙 B. 乙、丙 C. 丙、丁 D. 甲、丁
2. 如图是德国设计师设计的一个球形透镜太阳能系统，通过透镜聚光之后再发电。此透镜是一个(　　)
A. 凸透镜，对光线具有会聚作用 B. 凸透镜，对光线具有发散作用
C. 凹透镜，对光线具有会聚作用 D. 凹透镜，对光线具有发散作用
3. 关于透镜下列说法正确的是(　　)
A. 凸透镜和凹透镜都有焦点，凸透镜有实焦点，凹透镜有虚焦点
B. 凸透镜对光有会聚作用，因此通过凸透镜的光会会聚，并一定会聚在焦点
C. 凸透镜只对平行光有会聚作用
D. 经过凹透镜的两条光线不可能相交
4. 放在凸透镜主光轴上焦点以内的点光源S发出的光，通过凸透镜后的光路如图所示，则下列说法正确的是(　　)
A. 凸透镜可以对光线起发散作用
B. 凸透镜只对平行于主光轴的光线起会聚作用
C. 通过凸透镜后的光线是发散的，因此凸透镜对光线起发散作用
D. 通过凸透镜后的光线发散程度比原来小，仍然是会聚的一种表现
5. 如图所示，夜晚，把桌子放在电灯下面，在桌面放一张白纸，然后再把凹透镜放在白纸上。当逐渐向上移动凹透镜时，可以观察到：通过凹透镜的光束在白纸上所形成的光斑的面积会随着凹透镜移动而逐渐变 ，光斑的亮度则逐渐变 。(均选填“大”或“小”)

第5题 第6题
6. 如图是王芳同学把凸透镜正对着平行光，在桌面上得到一个亮点F，并用直尺进行测量的情况，则凸透镜的焦距是 cm。
7. 在图中画出光线经过凸透镜后的光路图。(O为光心，F为焦点)
当堂检测参考答案
1. A 2. A 3. A 4. D
5. 大 小
6. 13.2
7. 如图所示。