光学作图及典例题解析
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光学作图及典型题
一、成像知识回顾
1．成像的主要原因
a．光的直线传播，如小孔成像；
b．光的反射，如平面镜成像；
c．光的折射，如水中的折射成像、透镜成像等。
2．成像的性质
像的性质主要有：虚与实、倒与正、放大与缩小或等大。
实像是由物体发出的光经过光学器件会聚形成的，不仅能用眼睛看见，还能用光屏接收并保存下来；虚像是物体发出的光经反射或折射后反向延长相交而成的，不能用光屏接收。“倒与正”、“放大、缩小或等大”都是物体所成的像相对物体而言的。
3．像的动态变化
当物体相对光学器件运动时，所成的像的大小、像离光学器件的距离都有相应的改变，初中阶级主要考查平面镜与凸透镜成像的动态变化，其中凸透镜成像的规律可以整理成口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；物像同侧虚像正，物像异侧实像倒；物近像远像变大，物远则像近像小，像距物距唱反调。即：物体离凸透镜的距离大于一倍焦距时成实像，小于一倍焦距时成虚像；虚像相对于物体是正立的，且和物体在透镜的同侧；实像相对于物体是倒立的，且和物体在透镜的异侧；物体向焦点运动，所成的像变大，物距变大像距变小，物距变小像距变大。
二、作图要点
1．光的反射作图要点：
a．物、像关于平面镜对称；
b．平面镜是物点和像点连线的垂直平分线；
c．反射角等于入射角，法线是反射光线和入射光线夹角的角平分线，且法线与镜面垂直，平面镜成像时，所有反射光线的反向延长线一定经过镜后的像。
2．光的折射作图要点：
a．凸透镜对光起会聚作用，有三条特殊光线。凹透镜对光起发散作用，有三条特殊光线。
b．当光从空气斜射入玻璃或水等其它介质时，折射角小于入射角；反之则折射角大于入射角。
3．作图注意事项：
（1）要借助工具作图，作图一定要规范。
（2）是实际光线画实线，不是实际光线画虚线。
（3）光线要带箭头，光线与光线之间要连接好，不要断开。
（4）作光的反射或折射光路图时，应先在入射点作出法线（虚线），然后根据反射角与入射角或折射角与入射角的关系作出光线。
三、热点问题分类精析
1．平面镜成像问题
例1 如图1所示，S’为点光源S在平面镜MN中的像，SA为光源S发出的一条光线，请画出平面镜MN，并完成光线SA的光路。
图 1
精析：本题关键是根据平面镜成像的对称性，即像与物体的连线与平面镜垂直，像与物体到镜面的距离相等，连接SS’并作其中垂线就是平面镜的位置（如图2所示），其它问题迎刃而解。答案如图2所示。
图 2
2．凸透镜成像问题
例2 放映幻灯片时，在屏幕上得到的是幻灯片上景物的（ ）
A．正立、放大的虚像；
B．正立、放大的实像；
C．倒立、放大的虚像；
D．倒立、放大的实像。
精析：“正立”与“倒立”是相对的，是相对一定参照物而言的。放映幻灯片时，大家在屏幕看到的确实是“正立”的像，这里说的“正立”是以日常生活中处于常态的景物为参照物而言的，而光学中说的“倒立”与“正立”是以物为参照物而言的。像与物同向为“正立”；像与物反向为“倒立”。放映幻灯片时，幻灯片是倒（以常规景物为参照物）插在幻灯机的光源与镜头之间的，屏幕上的像相对于幻灯片上的图而言是“倒立”的。实像是由实际光线组成，否则为虚像。幻灯机屏幕确有光线会聚，故是实像。正确答案为应为D。
3．动态的成像问题
例3 一平面镜与水平桌面成45°角，一小球以1m/s的速度沿桌面向平面镜匀速滚去（如图3所示），则小球在平面镜里的像（ ）
图 3
A．以1m/s的速度做竖直向上运动；
B．以1m/s的速度做竖直向下运动；
C．以2m/s的速度做竖直向上运动；
D．以2m/s的速度做竖直向下运动。
精析：解题关键是判断小球在平面镜中的像是怎样运动的。如图4所示，设小球从桌面A滚动到B，根据平面镜成像特点，分别作出小球在平面镜中的像A’和B’，可以知道A’和B’位于竖直方向，且有A’B’＝AB。所以小球在镜中的像以1m/s的速度做竖直向下的运动，选B。
图4
四、典型题练习
1．作出下列各图的入射光线（或反射光线、镜面、折射光线）并标出入射角、反射角或折射角。
2．根据平面镜成像特点画出镜中的像（或镜前的物体）。
3．利用光的反射定律作出点。
4．有一束光通过A点射到镜面，反射后过光源S的成像光路图B点，请画出入射光线和反射光线。
5．完成下列各透镜的光路。
6．在下图方框中填入适当的透镜，并完成光路。
7．下面两图都是时钟在平面镜中成的像，它们的实际时间是甲：________；乙：________。
甲 乙
8．如图是束光在空气与某种透明物质界面上发生反射和折射现象，图中________为分界面；界面的________边是空气；∠________为入射角；∠________为反射角；∠________为折射角。
9．一物体沿凸透镜的主光轴移动，当物距为30厘米时，在凸透镜另一侧的光屏上得到一个放大的实像，当物体移至物距为15厘米时，它的像一定是（ ）A．放大实像B．缩小的实像C．放大的虚像D．缩小的虚像
10．某同学做“研究凸透镜成像规律”实验时，所给的有下面不同焦距的四块凸透镜，实验中，光屏移到离凸透镜16厘米处，得到烛焰倒立、放大的像，这块凸透镜的焦距可能是（
A．f＝4厘米B．f＝8厘米C．f＝12厘米D．f＝16厘米
弄懂眼睛之理 应对眼镜考题
从近几年全国中考试题来看，由于眼睛和眼镜这部分内容和我们的生活息息相关，且中学生视力情况备受社会关注，所以成为中考的热点、重点。这部分知识主要考查眼睛结构及其成像原理和近视眼、远视眼成因及矫正。
例（09年成都）图1所示的四幅图，有的能够说明近视眼或远视眼的成像原理，有的给出了近视眼或远视眼的矫正方法。下列判断正确的是（ ）
A．图①能够说明远视眼的成像原理，图③给出了远视眼的矫正方法
B．图②能够说明远视眼的成像原理，图④给出了远视眼的矫正方法
C．图①能够说明近视眼的成像原理，图③给出了近视眼的矫正方法
D．图②能够说明近视眼的成像原理，图④给出了近视眼的矫正方法
1．正常眼成像原理
人眼看清远近物体的原理主要是靠晶状体的调节作用。当睫状体放松时，晶状体变薄，远处来的光线恰好会聚在视网膜上，眼球可以看清远处的物体。当睫状体收缩时，晶状体变厚，近处来的光线恰好会聚在视网膜上，眼球可以看清近处的物体，如图2。
2．近视眼成因及其矫正
现象：看不清远处的景物，是因为经过调节晶状体的厚薄后，远处物体的像仍落在视网膜的前方，如图3。
成因：
矫正：配戴用凹透镜做成的近视眼镜，适当的将光发散，如图4。
（3）远视眼成因及其矫正
现象：看不清近处的物体，是因为经过调节晶状体的厚薄后，近处物体的像仍落在视网膜的后面，如图5。
成因：
矫正：配戴用凸透镜做成的远视眼镜（老花眼镜），如图6。
经过以上分析，我们来看每幅图对应的物理意义。图①说的是远视眼的成像原理，图②说的是近视眼的成像原理，图③给的是远视眼的矫正方法，图④说的是近视眼的矫正方法。
答案：A、D
点拨：给“眼睛”配“眼镜”类考题，弄懂成因是解题法宝，搞清凸透镜、凹透镜对光线的作用是关键。，
变式一：明理类
（09年河南七地市联考）如果长期不注意用眼卫生，会导致近视。有一种治疗近视眼的手术，采用激光对角膜进行处理，使晶状体和角膜构成的透镜对光的偏折能力变得__________些（选填“强”或“弱”）。
解析：人们发现佩戴眼镜在舒适性、方便性等方面的缺点，于是，近视的人们期待的“一劳永逸”解决近视的方法应声而出──激光手术。我们知道近视眼是指光线进到眼睛后不能恰好落在视网膜上，而是落在视网膜前面，因此看到的物像模糊不清。所以通过激光来“消融”凸起的角膜，也就是说让“晶状体和角膜构成的”透镜系统变薄些，使它们对光的偏折能力减弱。
答案：弱
变式二：探究类
（09年衢州）同学们用盛水的矿泉水瓶模拟眼球中的晶状体，来比较正常眼睛、近视眼睛和远视眼睛的焦距大小。如图甲所示，他们将盛水的矿泉水瓶正对太阳，上下移动白纸，直到白纸上出现最细的亮线，估测亮线到瓶子侧壁的距离。正常水瓶做实验时，约为8厘米；把水瓶挤压成如图乙所示后测得为13厘米；把水瓶挤压成如图丙所示后测得为5厘米。则以下判断正确的是（ ）
A．乙模拟的是远视眼，实验可得远视眼的焦距比正常时大
B．乙模拟的是近视眼，实验可得近视眼的焦距比正常时大
C．丙模拟的是远视眼，实验可得远视眼的焦距比正常时小
D．丙模拟的是近视眼，实验可得近视眼的焦距比正常时大
解析：亮线到瓶子侧壁的距离可以看作是焦距，从前面的分析可知近视眼的焦距较短，远视眼的焦距较长。
答案：A
巩固练习：
1．（09年雅安）小莉看不清黑板上的字，她向黑板靠近几步就看清了，说明她是 眼（选填“近视”或“远视”）。如果小莉仍坐在原位，为了使物体的像刚好落在小莉的视网膜上，她应该配戴适当度数的 透镜制作的眼镜来矫正视力。
2．如图8所示，当物体在凸透镜的二倍焦距外时，在光屏上会得到一个倒立、缩小的实像。小明为了探究近视眼视力的矫正方法，在凸透镜与物体之间放上一个近视眼镜，若此时要在光屏上呈现清晰的像，则光屏应该向____ 移动（选填“左”或“右”）。
3．隐形眼镜是一种直接贴在角膜表面的超薄镜片，可随着眼球的运动而运动，目前使用的软质隐形眼镜是由加醛丙烯酸（HEMA）制成的，中心厚度只有0．05mm。近视眼患者戴的HEMA超薄镜片的边缘厚___________0．05mm（选填“小于”、“等于”或“大于”），此镜片对光有 作用（填“会聚”或“发散”）
习题答案：1．近视眼 凹；2．右；3．大于 发散。
从“规律”中寻找“规律”──凸透镜考点全解析
初中阶段的光学知识总体来说是三类：光的直线传播，如影子的形成；光的反射，如平面镜成像；光的折射，如凸透镜成像。这三类光学知识尤以光的折射知识在考试中出现的最为频繁，而凸透镜成像就是其中的重中之重了，另外还有很多同学觉得凸透镜成像也是一个难点。下面我们就想通过对一些经典例题的分析，对凸透镜成像的知识做一个全面的总结和归纳，希望能给同学们在今后的考试遇到这类知识的题有所帮助。
在分析凸透镜成像的考点之前，我们必须熟练凸透镜成像的特点，因为它们才是真正做题的基础。这些特点我们都是通过实验得出的：
①物体到凸透镜距离（物距）大于2倍焦距时（或说2倍焦距以外），能成倒立的缩小的实像。
②物体到凸透镜距离大于焦距而小于2倍焦距时（2倍焦距和焦距之间），能成倒立的放大的实像。
③物体到凸透镜距离小于焦距时（焦距以内），能成正立的放大的虚像
其实我们在实验中还能得出这些结论：
④成实像时，像和物在凸透镜两侧；成虚像时，像和物在凸透镜同侧
⑤当物距大于2倍焦距时，像到凸透镜的距离（像距）在2倍焦距和焦距之间；当物距在2倍焦距和焦距之间时，像距在2倍焦距以外。
⑥做实验时，如果用纸挡住凸透镜的一部分，光屏上的像仍然是完整的，只不过像变暗了些。
另外，从凸透镜成像特点①②③中还可进一步分析得出这样的结论，焦距以内成虚像，焦距以外成实像；2倍焦距以内成放大的像，2倍焦距以外成缩小的像；简单地说成：
⑦一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小。
根据2倍焦距分大小这样一个结论，我们又可以推出：成实像时，当物体离凸透镜越近，像就会越大，像距就会越大；当物体离凸透镜越远，像就会越小，像距就会越小。为了便于记忆，我们可以简单地记成：
⑧实像像大像距大物距小，像小像距小物距大。
找到凸透镜成像的这八个规律之后，不管出现什么样的题型，我们都能轻松应对，不信？我们举例来说明吧。
例1 凸透镜焦距f等于15cm，当把物体放在主光轴上距光心31cm时，所成的像一定是（ ）
A．缩小倒立的实像
B．放大倒立的虚像
C．缩小正立的实像
D．放大正立的虚像
分析：这是直接套用知识点的题型，物距31cm，大于2倍焦距，成倒立缩小的实像，答案为A
例2 如图所示：B为AC的中点，蜡烛烛焰通过凸透镜后在右侧光屏上成一个清晰的缩小的像，则凸透镜（ ）
A．应该放在BC之间某处
B．应该放在AB之间某处
C．应该放在B点
D．可能分在蜡烛的左侧某处
分析：光屏上成清晰的像，那肯定是实像。根据前面得到的知识点④可知凸透镜应在AC之间。成缩小的像，说明物距大于2倍焦距，结合知识点⑤，物距大于2倍焦距时，像距应在2倍焦距和焦距之间，也就是说A到凸透镜距离应该比光屏到凸透镜距离远，所以应在BC之间地，答案为A。
例3 做凸透镜成像实验，当蜡烛距透镜15cm时，在光屏上成放大的像，当蜡烛距透镜18cm时，所成的像（ ）
A．一定成放大的实像
B．一定成缩小的实像
C．可能成缩小的实像
D．可能成放大的虚像
分析：物距是15cm时在光屏上成放大的像，说明15cm是在2倍焦距和焦距之间，我们把它写成f
例4 在“研究凸透镜成像”实验中，保持凸透镜位置不变，先后把烛焰放在a、b、c、d和e点，如图所示，同时调整光屏的位置，那么：
（1）把烛焰放在________点，屏上出现的像最小
（2）把烛焰放在________点，屏上出现的像最大
（3）把烛焰放在________点，屏上不出现烛焰的像
（4）如果把烛焰从a移动到b点，像到凸透镜的距离________，像的大小______（变大，变小，不变）
分析：这道题考察的主要是知识点⑧，成实像时，像大像距大物距小，像小像距小物距大。所以a点像最小，d点像最大，e在焦点以内成虚像，不能用光屏承接。从a移动到b时，物距变小，像要变大，像距也会变大。
例5 在做“凸透镜成像”时，若将蜡烛放在离凸透镜15cm的地方，在距透镜30cm的光屏上能得到一个清晰的像，此像是________，__________的实像。
分析：在这里我们知道了物距和像距，根据总结出的知识点⑤，物体在2倍焦距以外时，像在2倍焦距和焦距之间；物体在2倍焦距和焦距之间时，像在2倍焦距以外。15cm小于30cm，15cm应该是2倍焦距和焦距之间，30cm应该在2倍焦距以外，所以成倒立放大的实像。
这种类型的题目在考试中还比较多，但都是可以用我们总结归纳出的知识来解决。根据凸透镜成像特点，我们发明了很多诸如照相机之类的光学元件。
照相机就是利用凸透镜成倒立缩小的实像的特点，那么被拍照的景物就应该在照相机镜头的2倍焦距以外。
幻灯机、投影仪，利用凸透镜成倒立放大的实像的特点，这时幻灯片，胶片就要放在2倍焦距和焦距之间，又因为此时所成的像是倒立的，所以为了看到正立的像，幻灯片就要倒放在幻灯架上。
放大镜，利用凸透镜成放大的虚像的特点，这时被观测的物体必须放在焦距以内。
结合凸透镜成像的特点，对这些光学元件的考察在中考中也是经常出现的。
例6 用照相机照相时，物体在胶卷上形成（ ）
A．缩小的倒立的实像
B．放大的正立的实像
C．缩小的正立的实像
D．缩小的倒立的实像
分析：这种题相对简单，照相机就是成倒立的缩小的实像，答案选D
例7 把凸透镜正对太阳光，可在距凸透镜10 cm处得到一个最小最亮的光斑。若用此透镜来观察邮票上较小的图案，则邮票到透镜的距离应（ ）
A．大于10 cm
B．小于10cm
C．大于20cm
D．在10cm和20cm之间
分析：凸透镜正对太阳光，在10cm远处得到一个最小最亮的光斑，说明些透镜的焦距为10cm。用它来观察较小的物体，就是说把它当成放大镜使用，放大镜的成像特点是，物体在凸透镜焦距以内成正立放大的虚像，所以答案是B。
对于这种直接套用凸透镜成像原理对这些元件考察的，我们不再举例分析，还有一些稍微复杂的，需要我们结合我们所归纳出的知识来推理。
例8 班里组织春游，一位同学拿着相机为另一位同学拍照时，由于疏忽，镜头盖恰好遮挡了相机镜头的一半，那么这张照片洗出来后（ ）
A．照片上没有景物
B．照片上的景物只有一半
C．照片上的景物半明半暗
D．照片的全部景物都比正常拍摄的暗些
分析：根据知识点⑥，我们知道，挡住进入镜头的部分光后，会使像变暗一些，因此答案为D。
还有更复杂的一些题型，如：
例9 放映幻灯片的时候，银幕上的像太小，想让像变大些，可以采取的办法是（ ）
A．将幻灯机移近银幕，同时使幻灯片远离镜头
B．将幻灯机远离银幕，同时使幻灯片远离镜头
C．将幻灯机移近银幕，同时使幻灯片移近镜头
D．将幻灯机远离银幕，同时使幻灯片移近镜头
分析：做这道题时首先要明确：银幕到幻灯机镜头的距离是像距，幻灯片到镜头的距离是物距。当像有些小而想使像变大一些，根据我们推出的知识点⑧：像大像距大，物距小，可知，要使像变大一点，要减小物距而增大像距。幻灯片靠近镜头而幻灯机远离银幕，答案选D。
在这里对知识点⑧一定要很熟练，如果知识点都不熟练，就谈不上去分析了。我们再举一例来对这一知识点加以理解吧。
例10 用镜头焦距不变的照相机给同学拍照，底片上成一清晰的全身像，若要改拍半身像，则应该（ ）
A．照相机靠近该同学，镜头向前调节
B．照相机远离该同学，镜头向后调节
C．照相机远离该同学，镜头向前调节
D．照相机靠近该同学，镜头向后调节
分析：先拍的是全身像，又拍了半身像，同样大的底片上，半身像相对于全身像来说，像是变大了，根据知识点⑧：像变大时像距变大，镜头向前调节，远离底片。物距变小，照相机靠近该同学。所以答案应是A
像这类如何调节物距，像距的题型，在考试中可以说是一个难点，很多学生在这个方面都觉得无所适从，通过我们的分析，不知道你是否有些理解了呢？
用两组凸透镜组合能够制成放大倍数更高的显微镜。显微镜中先用物镜成一个放大的实像，再通过目镜成一个放大的虚像，经过两次放大，远远提高了放大的倍数，使我们看到了肉眼看不到的微小物体。望远镜中物镜先使远处的物体在焦点附近成实像，目镜再把这个像放大，从而看清远处的物体。
人的眼睛中，眼球也好像一个照相机。晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜。近视眼产生的原因就是晶状体太厚，折光能力太强，来自远处某点的光在视网膜前就会聚，到达视网膜时已经不是一个点而是一个模糊光斑了，这时配戴凹透镜（近视镜）就能矫正这个问题。而远视眼则是因为晶状体太薄，折光能力太弱，来自近处的一点光还没有会聚成一点就达到视网膜了，在视网膜上也形成了一个光斑，这时配戴凸透镜（老花镜）就能矫正。关于眼睛和眼镜的考察在中考也很多，比如：
例11 如图甲是远处物体在某人眼睛成像的示意图，请在图乙的虚线框中填上适当的透镜，使远处的物体成像在视网膜上。
分析：根据图可以看出光还没有到达视网膜时就已经会聚，这是近视眼的特征，需要配戴凹透镜来矫正。
经过这些分析，你觉得你对凸透镜成像的知识掌握得怎么样，我们来做几个练习，巩固一下我们所学到的知识吧！
小练习：
1．某同学将一点燃的蜡烛放在距凸透镜15cm处时，在光屏上得到一个缩小的像；当蜡烛距透镜9cm时，在光屏上得到一个放大的像，这个凸透镜的焦距可能是（ ）
A．10cm B．8cm C．6cm D．4cm
2．把凸透镜对准太阳光，可以在距透镜20cm处得到一个最小最亮的光斑，若将一物体放在距透镜前10cm处，则可得到的像为（ ）
A．倒立放大的实像
B．倒立缩小的实像
C．正立放大的虚像
D．正立缩小的实像
3．某同学在郊游时，用照相机拍照时，一只苍蝇刚好落到镜头上，所拍出的照片（ ）
A．不能成像
B．成苍蝇的像
C．成一半像
D．成所拍的景物像，不过像会变暗一些
4．用一焦距不变的照相机给同学们拍集体照，发现两边有部分同学未能进入镜头，若想使每位同学都能进入镜头，下列做法正确的是（ ）
A．照相机远离同学，镜头向前调节
B．照相机远离同学，镜头向后调节
C．照相机靠近同学，镜头向前调节
D．照相机靠近同学，镜头向后调节
5．物体放在凸透镜前某一位置时，在凸透镜中一侧离凸透镜10cm的光屏上成一个倒立缩小的像，当物体移至凸透镜前10cm处，所成的是（ ）
A．倒立缩小的实像
B．倒立放大的实像
C．正立放大的虚像
D．正立等大的虚像
6．如图所示，把蜡烛放在a、b、c、d各点，调节光屏的位置，则：（其中F为焦点，P为二倍焦距处）
（1）在屏上出现的实像最大时，蜡烛放在___________点上。
（2）当屏上出现与物体等大的实像时，蜡烛放在___________点上。
（3）当屏上出现缩小的实像时，蜡烛放在___________点上。
（4）当屏上观察不到像时，蜡烛放在___________点上。
（5）当蜡烛放在___________点上，凸透镜不可能成像。
（6）若把蜡烛入在C点上，能成倒立、___________的实像，把屏和蜡烛的位置颠倒一下，则成___________的、倒立的实像。
7．当物体从较远处逐渐向凸透镜靠近时，光屏上的像逐渐变________，像到凸透镜的距离逐渐变________。
8．航空摄影人员从高空给城市拍照，若所用的照相机镜头的焦距为80mm，则胶卷与镜头的距离应________80mm（填大于，小于或等于），所成的像为缩小________、______像。
9．当凸透镜焦距为20cm时，要在光屏上成一缩小的像，蜡烛可在距凸透镜___________移动，要使像变大些但仍是缩小的，蜡烛应________（填“远离”或“靠拢”）凸透镜，同时光屏离凸透镜应___________（填“近”或“远”）些。
10．根据图示来回答：
（1）表示近视眼成像图的是哪一个？应配戴什么眼镜（镜片类型）进行矫正？
（2）为了保护视力，我们应注意哪些？
参考答案：
1．C
2．C
3．D
4．B
5．B
6．（1）c；（2）b；（3）a；（4）d；（5）焦；（6）放大，缩小
7．大，大
8．大于，倒立，实
9．40cm外，靠拢，远
10．（1）第一个，凹透镜；（2）不要长时间的看书写字，看电视等。
一、成像知识回顾
1．成像的主要原因
a．光的直线传播，如小孔成像；
b．光的反射，如平面镜成像；
c．光的折射，如水中的折射成像、透镜成像等。
2．成像的性质
像的性质主要有：虚与实、倒与正、放大与缩小或等大。
实像是由物体发出的光经过光学器件会聚形成的，不仅能用眼睛看见，还能用光屏接收并保存下来；虚像是物体发出的光经反射或折射后反向延长相交而成的，不能用光屏接收。“倒与正”、“放大、缩小或等大”都是物体所成的像相对物体而言的。
3．像的动态变化
当物体相对光学器件运动时，所成的像的大小、像离光学器件的距离都有相应的改变，初中阶级主要考查平面镜与凸透镜成像的动态变化，其中凸透镜成像的规律可以整理成口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；物像同侧虚像正，物像异侧实像倒；物近像远像变大，物远则像近像小，像距物距唱反调。即：物体离凸透镜的距离大于一倍焦距时成实像，小于一倍焦距时成虚像；虚像相对于物体是正立的，且和物体在透镜的同侧；实像相对于物体是倒立的，且和物体在透镜的异侧；物体向焦点运动，所成的像变大，物距变大像距变小，物距变小像距变大。
二、作图要点
1．光的反射作图要点：
a．物、像关于平面镜对称；
b．平面镜是物点和像点连线的垂直平分线；
c．反射角等于入射角，法线是反射光线和入射光线夹角的角平分线，且法线与镜面垂直，平面镜成像时，所有反射光线的反向延长线一定经过镜后的像。
2．光的折射作图要点：
a．凸透镜对光起会聚作用，有三条特殊光线。凹透镜对光起发散作用，有三条特殊光线。
b．当光从空气斜射入玻璃或水等其它介质时，折射角小于入射角；反之则折射角大于入射角。
3．作图注意事项：
（1）要借助工具作图，作图一定要规范。
（2）是实际光线画实线，不是实际光线画虚线。
（3）光线要带箭头，光线与光线之间要连接好，不要断开。
（4）作光的反射或折射光路图时，应先在入射点作出法线（虚线），然后根据反射角与入射角或折射角与入射角的关系作出光线。
三、热点问题分类精析
1．平面镜成像问题
例1 如图1所示，S’为点光源S在平面镜MN中的像，SA为光源S发出的一条光线，请画出平面镜MN，并完成光线SA的光路。
图 1
精析：本题关键是根据平面镜成像的对称性，即像与物体的连线与平面镜垂直，像与物体到镜面的距离相等，连接SS’并作其中垂线就是平面镜的位置（如图2所示），其它问题迎刃而解。答案如图2所示。
图 2
2．凸透镜成像问题
例2 放映幻灯片时，在屏幕上得到的是幻灯片上景物的（ ）
A．正立、放大的虚像；
B．正立、放大的实像；
C．倒立、放大的虚像；
D．倒立、放大的实像。
精析：“正立”与“倒立”是相对的，是相对一定参照物而言的。放映幻灯片时，大家在屏幕看到的确实是“正立”的像，这里说的“正立”是以日常生活中处于常态的景物为参照物而言的，而光学中说的“倒立”与“正立”是以物为参照物而言的。像与物同向为“正立”；像与物反向为“倒立”。放映幻灯片时，幻灯片是倒（以常规景物为参照物）插在幻灯机的光源与镜头之间的，屏幕上的像相对于幻灯片上的图而言是“倒立”的。实像是由实际光线组成，否则为虚像。幻灯机屏幕确有光线会聚，故是实像。正确答案为应为D。
3．动态的成像问题
例3 一平面镜与水平桌面成45°角，一小球以1m/s的速度沿桌面向平面镜匀速滚去（如图3所示），则小球在平面镜里的像（ ）
图 3
A．以1m/s的速度做竖直向上运动；
B．以1m/s的速度做竖直向下运动；
C．以2m/s的速度做竖直向上运动；
D．以2m/s的速度做竖直向下运动。
精析：解题关键是判断小球在平面镜中的像是怎样运动的。如图4所示，设小球从桌面A滚动到B，根据平面镜成像特点，分别作出小球在平面镜中的像A’和B’，可以知道A’和B’位于竖直方向，且有A’B’＝AB。所以小球在镜中的像以1m/s的速度做竖直向下的运动，选B。
图4
四、典型题练习
1．作出下列各图的入射光线（或反射光线、镜面、折射光线）并标出入射角、反射角或折射角。
2．根据平面镜成像特点画出镜中的像（或镜前的物体）。
3．利用光的反射定律作出点。
4．有一束光通过A点射到镜面，反射后过光源S的成像光路图B点，请画出入射光线和反射光线。
5．完成下列各透镜的光路。
6．在下图方框中填入适当的透镜，并完成光路。
7．下面两图都是时钟在平面镜中成的像，它们的实际时间是甲：________；乙：________。
甲 乙
8．如图是束光在空气与某种透明物质界面上发生反射和折射现象，图中________为分界面；界面的________边是空气；∠________为入射角；∠________为反射角；∠________为折射角。
9．一物体沿凸透镜的主光轴移动，当物距为30厘米时，在凸透镜另一侧的光屏上得到一个放大的实像，当物体移至物距为15厘米时，它的像一定是（ ）A．放大实像B．缩小的实像C．放大的虚像D．缩小的虚像
10．某同学做“研究凸透镜成像规律”实验时，所给的有下面不同焦距的四块凸透镜，实验中，光屏移到离凸透镜16厘米处，得到烛焰倒立、放大的像，这块凸透镜的焦距可能是（
A．f＝4厘米B．f＝8厘米C．f＝12厘米D．f＝16厘米
弄懂眼睛之理 应对眼镜考题
从近几年全国中考试题来看，由于眼睛和眼镜这部分内容和我们的生活息息相关，且中学生视力情况备受社会关注，所以成为中考的热点、重点。这部分知识主要考查眼睛结构及其成像原理和近视眼、远视眼成因及矫正。
例（09年成都）图1所示的四幅图，有的能够说明近视眼或远视眼的成像原理，有的给出了近视眼或远视眼的矫正方法。下列判断正确的是（ ）
A．图①能够说明远视眼的成像原理，图③给出了远视眼的矫正方法
B．图②能够说明远视眼的成像原理，图④给出了远视眼的矫正方法
C．图①能够说明近视眼的成像原理，图③给出了近视眼的矫正方法
D．图②能够说明近视眼的成像原理，图④给出了近视眼的矫正方法
1．正常眼成像原理
人眼看清远近物体的原理主要是靠晶状体的调节作用。当睫状体放松时，晶状体变薄，远处来的光线恰好会聚在视网膜上，眼球可以看清远处的物体。当睫状体收缩时，晶状体变厚，近处来的光线恰好会聚在视网膜上，眼球可以看清近处的物体，如图2。
2．近视眼成因及其矫正
现象：看不清远处的景物，是因为经过调节晶状体的厚薄后，远处物体的像仍落在视网膜的前方，如图3。
成因：
矫正：配戴用凹透镜做成的近视眼镜，适当的将光发散，如图4。
（3）远视眼成因及其矫正
现象：看不清近处的物体，是因为经过调节晶状体的厚薄后，近处物体的像仍落在视网膜的后面，如图5。
成因：
矫正：配戴用凸透镜做成的远视眼镜（老花眼镜），如图6。
经过以上分析，我们来看每幅图对应的物理意义。图①说的是远视眼的成像原理，图②说的是近视眼的成像原理，图③给的是远视眼的矫正方法，图④说的是近视眼的矫正方法。
答案：A、D
点拨：给“眼睛”配“眼镜”类考题，弄懂成因是解题法宝，搞清凸透镜、凹透镜对光线的作用是关键。，
变式一：明理类
（09年河南七地市联考）如果长期不注意用眼卫生，会导致近视。有一种治疗近视眼的手术，采用激光对角膜进行处理，使晶状体和角膜构成的透镜对光的偏折能力变得__________些（选填“强”或“弱”）。
解析：人们发现佩戴眼镜在舒适性、方便性等方面的缺点，于是，近视的人们期待的“一劳永逸”解决近视的方法应声而出──激光手术。我们知道近视眼是指光线进到眼睛后不能恰好落在视网膜上，而是落在视网膜前面，因此看到的物像模糊不清。所以通过激光来“消融”凸起的角膜，也就是说让“晶状体和角膜构成的”透镜系统变薄些，使它们对光的偏折能力减弱。
答案：弱
变式二：探究类
（09年衢州）同学们用盛水的矿泉水瓶模拟眼球中的晶状体，来比较正常眼睛、近视眼睛和远视眼睛的焦距大小。如图甲所示，他们将盛水的矿泉水瓶正对太阳，上下移动白纸，直到白纸上出现最细的亮线，估测亮线到瓶子侧壁的距离。正常水瓶做实验时，约为8厘米；把水瓶挤压成如图乙所示后测得为13厘米；把水瓶挤压成如图丙所示后测得为5厘米。则以下判断正确的是（ ）
A．乙模拟的是远视眼，实验可得远视眼的焦距比正常时大
B．乙模拟的是近视眼，实验可得近视眼的焦距比正常时大
C．丙模拟的是远视眼，实验可得远视眼的焦距比正常时小
D．丙模拟的是近视眼，实验可得近视眼的焦距比正常时大
解析：亮线到瓶子侧壁的距离可以看作是焦距，从前面的分析可知近视眼的焦距较短，远视眼的焦距较长。
答案：A
巩固练习：
1．（09年雅安）小莉看不清黑板上的字，她向黑板靠近几步就看清了，说明她是 眼（选填“近视”或“远视”）。如果小莉仍坐在原位，为了使物体的像刚好落在小莉的视网膜上，她应该配戴适当度数的 透镜制作的眼镜来矫正视力。
2．如图8所示，当物体在凸透镜的二倍焦距外时，在光屏上会得到一个倒立、缩小的实像。小明为了探究近视眼视力的矫正方法，在凸透镜与物体之间放上一个近视眼镜，若此时要在光屏上呈现清晰的像，则光屏应该向____ 移动（选填“左”或“右”）。
3．隐形眼镜是一种直接贴在角膜表面的超薄镜片，可随着眼球的运动而运动，目前使用的软质隐形眼镜是由加醛丙烯酸（HEMA）制成的，中心厚度只有0．05mm。近视眼患者戴的HEMA超薄镜片的边缘厚___________0．05mm（选填“小于”、“等于”或“大于”），此镜片对光有 作用（填“会聚”或“发散”）
习题答案：1．近视眼 凹；2．右；3．大于 发散。
从“规律”中寻找“规律”──凸透镜考点全解析
初中阶段的光学知识总体来说是三类：光的直线传播，如影子的形成；光的反射，如平面镜成像；光的折射，如凸透镜成像。这三类光学知识尤以光的折射知识在考试中出现的最为频繁，而凸透镜成像就是其中的重中之重了，另外还有很多同学觉得凸透镜成像也是一个难点。下面我们就想通过对一些经典例题的分析，对凸透镜成像的知识做一个全面的总结和归纳，希望能给同学们在今后的考试遇到这类知识的题有所帮助。
在分析凸透镜成像的考点之前，我们必须熟练凸透镜成像的特点，因为它们才是真正做题的基础。这些特点我们都是通过实验得出的：
①物体到凸透镜距离（物距）大于2倍焦距时（或说2倍焦距以外），能成倒立的缩小的实像。
②物体到凸透镜距离大于焦距而小于2倍焦距时（2倍焦距和焦距之间），能成倒立的放大的实像。
③物体到凸透镜距离小于焦距时（焦距以内），能成正立的放大的虚像
其实我们在实验中还能得出这些结论：
④成实像时，像和物在凸透镜两侧；成虚像时，像和物在凸透镜同侧
⑤当物距大于2倍焦距时，像到凸透镜的距离（像距）在2倍焦距和焦距之间；当物距在2倍焦距和焦距之间时，像距在2倍焦距以外。
⑥做实验时，如果用纸挡住凸透镜的一部分，光屏上的像仍然是完整的，只不过像变暗了些。
另外，从凸透镜成像特点①②③中还可进一步分析得出这样的结论，焦距以内成虚像，焦距以外成实像；2倍焦距以内成放大的像，2倍焦距以外成缩小的像；简单地说成：
⑦一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小。
根据2倍焦距分大小这样一个结论，我们又可以推出：成实像时，当物体离凸透镜越近，像就会越大，像距就会越大；当物体离凸透镜越远，像就会越小，像距就会越小。为了便于记忆，我们可以简单地记成：
⑧实像像大像距大物距小，像小像距小物距大。
找到凸透镜成像的这八个规律之后，不管出现什么样的题型，我们都能轻松应对，不信？我们举例来说明吧。
例1 凸透镜焦距f等于15cm，当把物体放在主光轴上距光心31cm时，所成的像一定是（ ）
A．缩小倒立的实像
B．放大倒立的虚像
C．缩小正立的实像
D．放大正立的虚像
分析：这是直接套用知识点的题型，物距31cm，大于2倍焦距，成倒立缩小的实像，答案为A
例2 如图所示：B为AC的中点，蜡烛烛焰通过凸透镜后在右侧光屏上成一个清晰的缩小的像，则凸透镜（ ）
A．应该放在BC之间某处
B．应该放在AB之间某处
C．应该放在B点
D．可能分在蜡烛的左侧某处
分析：光屏上成清晰的像，那肯定是实像。根据前面得到的知识点④可知凸透镜应在AC之间。成缩小的像，说明物距大于2倍焦距，结合知识点⑤，物距大于2倍焦距时，像距应在2倍焦距和焦距之间，也就是说A到凸透镜距离应该比光屏到凸透镜距离远，所以应在BC之间地，答案为A。
例3 做凸透镜成像实验，当蜡烛距透镜15cm时，在光屏上成放大的像，当蜡烛距透镜18cm时，所成的像（ ）
A．一定成放大的实像
B．一定成缩小的实像
C．可能成缩小的实像
D．可能成放大的虚像
分析：物距是15cm时在光屏上成放大的像，说明15cm是在2倍焦距和焦距之间，我们把它写成f
例4 在“研究凸透镜成像”实验中，保持凸透镜位置不变，先后把烛焰放在a、b、c、d和e点，如图所示，同时调整光屏的位置，那么：
（1）把烛焰放在________点，屏上出现的像最小
（2）把烛焰放在________点，屏上出现的像最大
（3）把烛焰放在________点，屏上不出现烛焰的像
（4）如果把烛焰从a移动到b点，像到凸透镜的距离________，像的大小______（变大，变小，不变）
分析：这道题考察的主要是知识点⑧，成实像时，像大像距大物距小，像小像距小物距大。所以a点像最小，d点像最大，e在焦点以内成虚像，不能用光屏承接。从a移动到b时，物距变小，像要变大，像距也会变大。
例5 在做“凸透镜成像”时，若将蜡烛放在离凸透镜15cm的地方，在距透镜30cm的光屏上能得到一个清晰的像，此像是________，__________的实像。
分析：在这里我们知道了物距和像距，根据总结出的知识点⑤，物体在2倍焦距以外时，像在2倍焦距和焦距之间；物体在2倍焦距和焦距之间时，像在2倍焦距以外。15cm小于30cm，15cm应该是2倍焦距和焦距之间，30cm应该在2倍焦距以外，所以成倒立放大的实像。
这种类型的题目在考试中还比较多，但都是可以用我们总结归纳出的知识来解决。根据凸透镜成像特点，我们发明了很多诸如照相机之类的光学元件。
照相机就是利用凸透镜成倒立缩小的实像的特点，那么被拍照的景物就应该在照相机镜头的2倍焦距以外。
幻灯机、投影仪，利用凸透镜成倒立放大的实像的特点，这时幻灯片，胶片就要放在2倍焦距和焦距之间，又因为此时所成的像是倒立的，所以为了看到正立的像，幻灯片就要倒放在幻灯架上。
放大镜，利用凸透镜成放大的虚像的特点，这时被观测的物体必须放在焦距以内。
结合凸透镜成像的特点，对这些光学元件的考察在中考中也是经常出现的。
例6 用照相机照相时，物体在胶卷上形成（ ）
A．缩小的倒立的实像
B．放大的正立的实像
C．缩小的正立的实像
D．缩小的倒立的实像
分析：这种题相对简单，照相机就是成倒立的缩小的实像，答案选D
例7 把凸透镜正对太阳光，可在距凸透镜10 cm处得到一个最小最亮的光斑。若用此透镜来观察邮票上较小的图案，则邮票到透镜的距离应（ ）
A．大于10 cm
B．小于10cm
C．大于20cm
D．在10cm和20cm之间
分析：凸透镜正对太阳光，在10cm远处得到一个最小最亮的光斑，说明些透镜的焦距为10cm。用它来观察较小的物体，就是说把它当成放大镜使用，放大镜的成像特点是，物体在凸透镜焦距以内成正立放大的虚像，所以答案是B。
对于这种直接套用凸透镜成像原理对这些元件考察的，我们不再举例分析，还有一些稍微复杂的，需要我们结合我们所归纳出的知识来推理。
例8 班里组织春游，一位同学拿着相机为另一位同学拍照时，由于疏忽，镜头盖恰好遮挡了相机镜头的一半，那么这张照片洗出来后（ ）
A．照片上没有景物
B．照片上的景物只有一半
C．照片上的景物半明半暗
D．照片的全部景物都比正常拍摄的暗些
分析：根据知识点⑥，我们知道，挡住进入镜头的部分光后，会使像变暗一些，因此答案为D。
还有更复杂的一些题型，如：
例9 放映幻灯片的时候，银幕上的像太小，想让像变大些，可以采取的办法是（ ）
A．将幻灯机移近银幕，同时使幻灯片远离镜头
B．将幻灯机远离银幕，同时使幻灯片远离镜头
C．将幻灯机移近银幕，同时使幻灯片移近镜头
D．将幻灯机远离银幕，同时使幻灯片移近镜头
分析：做这道题时首先要明确：银幕到幻灯机镜头的距离是像距，幻灯片到镜头的距离是物距。当像有些小而想使像变大一些，根据我们推出的知识点⑧：像大像距大，物距小，可知，要使像变大一点，要减小物距而增大像距。幻灯片靠近镜头而幻灯机远离银幕，答案选D。
在这里对知识点⑧一定要很熟练，如果知识点都不熟练，就谈不上去分析了。我们再举一例来对这一知识点加以理解吧。
例10 用镜头焦距不变的照相机给同学拍照，底片上成一清晰的全身像，若要改拍半身像，则应该（ ）
A．照相机靠近该同学，镜头向前调节
B．照相机远离该同学，镜头向后调节
C．照相机远离该同学，镜头向前调节
D．照相机靠近该同学，镜头向后调节
分析：先拍的是全身像，又拍了半身像，同样大的底片上，半身像相对于全身像来说，像是变大了，根据知识点⑧：像变大时像距变大，镜头向前调节，远离底片。物距变小，照相机靠近该同学。所以答案应是A
像这类如何调节物距，像距的题型，在考试中可以说是一个难点，很多学生在这个方面都觉得无所适从，通过我们的分析，不知道你是否有些理解了呢？
用两组凸透镜组合能够制成放大倍数更高的显微镜。显微镜中先用物镜成一个放大的实像，再通过目镜成一个放大的虚像，经过两次放大，远远提高了放大的倍数，使我们看到了肉眼看不到的微小物体。望远镜中物镜先使远处的物体在焦点附近成实像，目镜再把这个像放大，从而看清远处的物体。
人的眼睛中，眼球也好像一个照相机。晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜。近视眼产生的原因就是晶状体太厚，折光能力太强，来自远处某点的光在视网膜前就会聚，到达视网膜时已经不是一个点而是一个模糊光斑了，这时配戴凹透镜（近视镜）就能矫正这个问题。而远视眼则是因为晶状体太薄，折光能力太弱，来自近处的一点光还没有会聚成一点就达到视网膜了，在视网膜上也形成了一个光斑，这时配戴凸透镜（老花镜）就能矫正。关于眼睛和眼镜的考察在中考也很多，比如：
例11 如图甲是远处物体在某人眼睛成像的示意图，请在图乙的虚线框中填上适当的透镜，使远处的物体成像在视网膜上。
分析：根据图可以看出光还没有到达视网膜时就已经会聚，这是近视眼的特征，需要配戴凹透镜来矫正。
经过这些分析，你觉得你对凸透镜成像的知识掌握得怎么样，我们来做几个练习，巩固一下我们所学到的知识吧！
小练习：
1．某同学将一点燃的蜡烛放在距凸透镜15cm处时，在光屏上得到一个缩小的像；当蜡烛距透镜9cm时，在光屏上得到一个放大的像，这个凸透镜的焦距可能是（ ）
A．10cm B．8cm C．6cm D．4cm
2．把凸透镜对准太阳光，可以在距透镜20cm处得到一个最小最亮的光斑，若将一物体放在距透镜前10cm处，则可得到的像为（ ）
A．倒立放大的实像
B．倒立缩小的实像
C．正立放大的虚像
D．正立缩小的实像
3．某同学在郊游时，用照相机拍照时，一只苍蝇刚好落到镜头上，所拍出的照片（ ）
A．不能成像
B．成苍蝇的像
C．成一半像
D．成所拍的景物像，不过像会变暗一些
4．用一焦距不变的照相机给同学们拍集体照，发现两边有部分同学未能进入镜头，若想使每位同学都能进入镜头，下列做法正确的是（ ）
A．照相机远离同学，镜头向前调节
B．照相机远离同学，镜头向后调节
C．照相机靠近同学，镜头向前调节
D．照相机靠近同学，镜头向后调节
5．物体放在凸透镜前某一位置时，在凸透镜中一侧离凸透镜10cm的光屏上成一个倒立缩小的像，当物体移至凸透镜前10cm处，所成的是（ ）
A．倒立缩小的实像
B．倒立放大的实像
C．正立放大的虚像
D．正立等大的虚像
6．如图所示，把蜡烛放在a、b、c、d各点，调节光屏的位置，则：（其中F为焦点，P为二倍焦距处）
（1）在屏上出现的实像最大时，蜡烛放在___________点上。
（2）当屏上出现与物体等大的实像时，蜡烛放在___________点上。
（3）当屏上出现缩小的实像时，蜡烛放在___________点上。
（4）当屏上观察不到像时，蜡烛放在___________点上。
（5）当蜡烛放在___________点上，凸透镜不可能成像。
（6）若把蜡烛入在C点上，能成倒立、___________的实像，把屏和蜡烛的位置颠倒一下，则成___________的、倒立的实像。
7．当物体从较远处逐渐向凸透镜靠近时，光屏上的像逐渐变________，像到凸透镜的距离逐渐变________。
8．航空摄影人员从高空给城市拍照，若所用的照相机镜头的焦距为80mm，则胶卷与镜头的距离应________80mm（填大于，小于或等于），所成的像为缩小________、______像。
9．当凸透镜焦距为20cm时，要在光屏上成一缩小的像，蜡烛可在距凸透镜___________移动，要使像变大些但仍是缩小的，蜡烛应________（填“远离”或“靠拢”）凸透镜，同时光屏离凸透镜应___________（填“近”或“远”）些。
10．根据图示来回答：
（1）表示近视眼成像图的是哪一个？应配戴什么眼镜（镜片类型）进行矫正？
（2）为了保护视力，我们应注意哪些？
参考答案：
1．C
2．C
3．D
4．B
5．B
6．（1）c；（2）b；（3）a；（4）d；（5）焦；（6）放大，缩小
7．大，大
8．大于，倒立，实
9．40cm外，靠拢，远
10．（1）第一个，凹透镜；（2）不要长时间的看书写字，看电视等。
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