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第五章 透镜及其应用
5.1
透镜
知识点整理
1.了解透镜
（1）中间厚、边缘薄的透镜叫凸透镜，如：远视镜片、放大镜；
（2）中间薄、边缘厚的透镜叫凹透镜，如：近视镜片，门上的猫眼。
透镜的主光轴和光心
①主光轴：过透镜两个球面球心的直线；
②光心：主光轴上特殊的点，通过这个点光的传播方向不变，通常位于透镜的几何中心；用“O”表示。
③焦点：平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜后会聚于主光轴上一点，这点叫焦点；
④焦距：焦点到透镜中心的距离。焦距用“f”表示。注意：凸透镜和凹透镜都各有两个焦点，凸透镜的焦点是实焦点，凹透镜的焦点是虚焦点。
2.三条特殊光线
（1）凸透镜(如图)：
①过光心的光线传播方向不变。
②平行于主光轴的光线折射光线过焦点。
③过焦点的光线折射光线平行于主光轴。
（2）凹透镜(如图)：
①过光心的光线传播方向不变。
②平行于主光轴的光线折射光线的反向延长线过焦点。
③入射光线的延长线过焦点,折射光线平行于主光轴。
知识点分类练习
【1】了解透镜
【例1】凸透镜的中间厚度
边缘厚度，对光线具有
作用。如图所示各种透镜中
是凸透镜，而
是凹透镜。
【答案】大于；会聚；AD；BC
【解答】解：中间厚边缘薄的透镜叫凸透镜，凸透镜对光起会聚作用，图中AD是凸透镜；
中间薄边缘厚的透镜叫凹透镜，图中BC是凹透镜。
【2】透镜对光的作用
【例2】如图所示，是一副眼镜放到太阳光下，眼镜到地面的距离在一倍焦距以内，在地面上观察到的情境，由此可以判断镜片是（ ）
A．凸面镜
B．凹面镜
C．凹透镜
D．凸透镜
【答案】C
【解答】解：将眼镜放到太阳光下，眼镜到地面的距离在一倍焦距以内，由图知，阳光通过眼镜形成的光斑四周亮、中间暗，说明该眼镜对光线起发散作用，所以是凹透镜。
【3】焦点和焦距
【例3】（2020春?太康县期末）将凸透镜正对太阳光，其下方的纸上呈现一个并非最小的光斑，如图所示，这时光斑到凸透镜的距离为5cm。若凸透镜远离纸的过程中光斑一直变大，则该凸透镜的焦距（ ）
A．一定小于5cm
B．一定等于5cm
C．一定大于5cm
D．可能小于5cm，也可能大于5cm
【答案】A
【解答】解：由于光斑到凸透镜的距离为5cm时，即像距为5cm时，纸上呈现一个并非最小的光斑，这个光斑可能是焦点之后的，也可能是焦点之前的光斑，所以凸透镜的焦距f≠L0；若凸透镜远离纸的过程中光斑一直变大，说明凸透镜的焦点不在光斑之后，故焦点应在光斑之前，因此f一定小于5cm。故A正确。
【4】透镜的三条特殊光路
【例4】如图所示，通过透镜的光路图正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】C
【解答】解：A、对于凸透镜，过焦点的光线经凸透镜折射后折射光线平行于主光轴，故A错；
B、对于凸透镜，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后折射光线通过焦点，故B错误；
C、对于凹透镜，指向另一侧焦点的入射光线经凹透镜折射后平行于主光轴，故C正确；
D、对于凹透镜，过焦点的光线不属于特殊光线，折射光线将远离主光轴，故D错误。
难点攻克
1.了解凸透镜、凹透镜对光的作用
【例1】在如图所示的方框中填上适当的透镜。
【答案】见试题解答内容
【解答】解：图a中，光线经过透镜变的靠近了主光轴，对光线起到了会聚作用，应填凸透镜；
图b中，光线本来可以会聚于主光轴的，经过了一个透镜的折射，变为了平行光线，远离了主光轴，对光线起到了发散作用，是凹透镜。
故答图如下：
2.探究凹透镜的焦距
【例2】某同学在“凸透镜实验”的实验中，选用了焦距未知的凸透镜．
如图甲所示，表明凸透镜对光有
作用，该凸透镜的焦距为
cm．
【答案】会聚
10.0
【解析】
平行于主光轴的光线经过凸透镜折射后，最后的射出光线偏向凸透镜的主光轴，说明凸透镜对光有会聚作用；平行于主光轴的光线经过凸透镜折射后在另一侧会聚在主光轴上的一点，这就是凸透镜的焦点．焦点到光心的距离就是焦距．由图甲可见该凸透镜的焦距是40．0cm-30．0cm=10．0cm．
3.三条特殊光线作图
【例3】如图1所示，可以利用不同的光学元件来改变入射光线OA的传播方向，请在图中分别画
出两种合适的光学元件（只要求画出光学元件大致位置的示意图，但须与光学规律相符）
【答案】见试题解答内容
【解答】解：添加一个平面镜，需要先画出法线，根据反射角等于入射角，所以法线是两光线夹
角的角平分线。再根据法线和平面镜垂直画出平面镜。
根据凸透镜对光线的会聚作用，入射光线看做是平行于主光轴的一条光线，据此画出主光轴，
出射光线就是交于焦点的光线，据此画出凸透镜。
4.各种光学元件对光的作用探究作图题
【例4】请画出图甲中对应的折射光线。
【答案】见试题解答内容
【解答】解：对于凹透镜，平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点；过光心的光线其传播方向不变。如图所示：
【例5】请在图中根据入射光线画出相对应的折射光线。
【答案】
【解答】解：
过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点，如图所示：
基础练习
１.光线经过甲乙两透镜后的折射光线如图所示，则关于两透镜的类型，下列说法正确的是（ ）
A．甲是凸透镜，乙是凹透镜
B．甲是凹透镜，乙是凸透镜
C．甲、乙都是凸透镜
D．甲、乙都是凹透镜
【答案】A
【解答】解：光通过甲透镜后折射光线会聚了，因此甲为凸透镜；而光线经过乙之后，折射光线推迟会聚了，故乙应为凹透镜，如图所示。
故选：A。
2.如图所示，虚线框内各放置一个透镜，远处发出的两束光通过透镜前后的方向如图所示，则以下判断中正确的是（ ）
①a是凸透镜②a是凹透镜
③b是凸透镜④b是凹透镜
A．只有①③正确
B．只有②③正确
C．只有①④正确
D．只有②④正确
【答案】D
【解答】解：
（a）图中，平行与主光轴的光线经透镜后折射光线变得发散了，因此是凹透镜，故①错、②正确；
（b）图中，从一点发出的光线经透镜折射光线变得发散了，因此是凹透镜，故③错、④正确。
3.如图所示是光线通过透镜（图中未画出）的情形，其中所用透镜是凸透镜的是（ ）
A．①
B．②
C．③
D．①②③④都是凸透镜
【答案】C
【解答】解：
由图可知，①②④图中的光线经透镜折射后远离主光轴，说明透镜对光线具有发散作用，所以是凹透镜；
由图可知，③图中的光线经透镜折射后靠近主光轴，说明透镜对光线具有会聚作用，所以是凸透镜。
4.不允许在森林里随地丢弃瓶子，因为雨水进入透明的瓶子后，在阳光照射下就可能会引发火灾，能说明此现象发生原因的选项是（ ）
A．
B．
C．
D．
【答案】B
【解答】解：在森林里随地丢弃瓶子，雨水进入透明的瓶子后，形成水凸透镜，水凸透镜对光线有会聚作用，能使太阳光会聚于一点，这点的温度很高，会把枯叶点燃，导致森林火灾。
A、蜡烛发出的光线经过小孔射到光屏上，是小孔成像，小孔成像是光的直线传播形成的，与题干的原理不同。
B、平行于主光轴的光线经凸透镜折射后会聚成一点，这点是凸透镜的焦点，图示反映了凸透镜对光线有会聚作用，与题干的原理相同。
C、平面镜成像，属于光的反射现象，与题干的原理不同。
D、太阳光通过三棱镜后，分解成红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七种色光，是光的色散现象，与题干的原理不同。
5.请在图中作出两条入射光线经凹透镜折射后的折射光线。
【答案】
6.（2020?沙坪坝区校级一模）在图中画出光钱经过凸透镜折射前的入射光线。
【答案】
能力提升
7.如图，在注有清水的试管内留有一稍大的空气泡，使太阳光从试管的正上方向下照，观察试管下方的白纸，可以发现白纸上与空气泡相对应的位置上，有一椭圆黑影，而其它部分竟是一条与试管平行的亮线．这是因为试管充满水的地方相当于________透镜，而气泡与周边的水组成________透镜．如果把白纸从靠近试管向下移动到较远处，亮线的粗细将如何变化？________．
【答案】凸
凹
先变细再变粗
【解析】
解答：(1)圆柱型试管充满水的地方，中间比边缘厚，是水凸透镜，凸透镜对光线有会聚的作用，会聚成一条亮线．
(2)由于气泡的存在，气泡周边的水形成中间薄边缘厚的凹透镜，凹透镜对光线有发散的作用，在气泡的下面对应的位置有黑影．
(3)亮线的位置相当于焦点的位置，如果把白纸从靠近试管向下移动过程中，经过焦点时亮线最细；从焦点处向下继续移动时，亮线变粗，是因为光线继续由焦点的位置向前沿直线传播．
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第五章 透镜及其应用
5.1
透镜
知识点整理
1.了解透镜
（1）中间厚、边缘薄的透镜叫凸透镜，如：远视镜片、放大镜；
（2）中间薄、边缘厚的透镜叫凹透镜，如：近视镜片，门上的猫眼。
透镜的主光轴和光心
①主光轴：过透镜两个球面球心的直线；
②光心：主光轴上特殊的点，通过这个点光的传播方向不变，通常位于透镜的几何中心；用“O”表示。
③焦点：平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜后会聚于主光轴上一点，这点叫焦点；
④焦距：焦点到透镜中心的距离。焦距用“f”表示。注意：凸透镜和凹透镜都各有两个焦点，凸透镜的焦点是实焦点，凹透镜的焦点是虚焦点。
2.三条特殊光线
（1）凸透镜(如图)：
①过光心的光线传播方向不变。
②平行于主光轴的光线折射光线过焦点。
③过焦点的光线折射光线平行于主光轴。
（2）凹透镜(如图)：
①过光心的光线传播方向不变。
②平行于主光轴的光线折射光线的反向延长线过焦点。
③入射光线的延长线过焦点,折射光线平行于主光轴。
知识点分类练习
【1】了解透镜
【例1】凸透镜的中间厚度
边缘厚度，对光线具有
作用。如图所示各种透镜中
是凸透镜，而
是凹透镜。
【2】透镜对光的作用
【例2】如图所示，是一副眼镜放到太阳光下，眼镜到地面的距离在一倍焦距以内，在地面上观察到的情境，由此可以判断镜片是（ ）
A．凸面镜
B．凹面镜
C．凹透镜
D．凸透镜
【3】焦点和焦距
【例3】（2020春?太康县期末）将凸透镜正对太阳光，其下方的纸上呈现一个并非最小的光斑，如图所示，这时光斑到凸透镜的距离为5cm。若凸透镜远离纸的过程中光斑一直变大，则该凸透镜的焦距（ ）
A．一定小于5cm
B．一定等于5cm
C．一定大于5cm
D．可能小于5cm，也可能大于5cm
【4】透镜的三条特殊光路
【例4】如图所示，通过透镜的光路图正确的是（ ）
A．
B．
C．
D．
难点攻克
1.了解凸透镜、凹透镜对光的作用
【例1】在如图所示的方框中填上适当的透镜。
2.探究凹透镜的焦距
【例2】某同学在“凸透镜实验”的实验中，选用了焦距未知的凸透镜．
如图甲所示，表明凸透镜对光有
作用，该凸透镜的焦距为
cm．
3.三条特殊光线作图
【例3】如图1所示，可以利用不同的光学元件来改变入射光线OA的传播方向，请在图中分别画
出两种合适的光学元件（只要求画出光学元件大致位置的示意图，但须与光学规律相符）
4.各种光学元件对光的作用探究作图题
【例4】请画出图甲中对应的折射光线。
【例5】请在图中根据入射光线画出相对应的折射光线。
基础练习
１.光线经过甲乙两透镜后的折射光线如图所示，则关于两透镜的类型，下列说法正确的是（ ）
A．甲是凸透镜，乙是凹透镜
B．甲是凹透镜，乙是凸透镜
C．甲、乙都是凸透镜
D．甲、乙都是凹透镜
2.如图所示，虚线框内各放置一个透镜，远处发出的两束光通过透镜前后的方向如图所示，则以下判断中正确的是（ ）
①a是凸透镜②a是凹透镜
③b是凸透镜④b是凹透镜
A．只有①③正确
B．只有②③正确
C．只有①④正确
D．只有②④正确
3.如图所示是光线通过透镜（图中未画出）的情形，其中所用透镜是凸透镜的是（ ）
A．①
B．②
C．③
D．①②③④都是凸透镜
4.不允许在森林里随地丢弃瓶子，因为雨水进入透明的瓶子后，在阳光照射下就可能会引发火灾，能说明此现象发生原因的选项是（ ）
A．
B．
C．
D．
5.请在图中作出两条入射光线经凹透镜折射后的折射光线。
6.（2020?沙坪坝区校级一模）在图中画出光钱经过凸透镜折射前的入射光线。
能力提升
7.如图，在注有清水的试管内留有一稍大的空气泡，使太阳光从试管的正上方向下照，观察试管下方的白纸，可以发现白纸上与空气泡相对应的位置上，有一椭圆黑影，而其它部分竟是一条与试管平行的亮线．这是因为试管充满水的地方相当于________透镜，而气泡与周边的水组成________透镜．如果把白纸从靠近试管向下移动到较远处，亮线的粗细将如何变化？________．
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