第6节 透镜和视觉
第1课时 透镜
知识点
1 透镜的分类及特点
1．如图B2－6－1所示，对光有发散作用的透镜是( )
图B2－6－1
2．一束光在空气中经凸透镜折射后，关于折射光线，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．折射光束比原来光束会聚
3．如图B2－6－2所示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( )
图B2－6－2
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
4．如图B2－6－3所示是一个截面为正方形、中空部分为椭圆形的玻璃体，则这个玻璃体( )
图B2－6－3
①可以看作两块凹透镜
②可以看作一块凸透镜
③对图示光束具有发散作用
④对图示光束具有会聚作用
A．①②③
B．①③
C．②④
D．①②③④
知识点
2 透镜特殊光线作图
5．完成如图B2－6－4所示的光路图。
图B2－6－4
6．如果把一个玻璃球分割成五块，其截面如图B2－6－5所示，再将这五块玻璃a、b、c、d、e分别放在太阳光下，能使光线发散的是
( )
图B2－6－5
A．a
B．b
C．c
D．都不行
7．小明利用太阳光测量凸透镜的焦距。图B2－6－6中操作最合理的是( )
图B2－6－6
8．如图B2－6－7所示，虚线框内各放置一个透镜，由发光点S发出的两束光通过透镜前后的方向可知( )
图B2－6－7
A．图甲为凹透镜，图乙为凸透镜
B．图甲、乙都为凸透镜
C．图甲为凸透镜，图乙为凹透镜
D．图甲、乙都为凹透镜
9．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，这时光斑到凸透镜的距离为l。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l
B．一定等于l
C．一定大于l
D．可能小于l，也可能大于l
10．如图B2－6－8甲所示，把凸透镜正对着太阳光，在桌面上得到一个最小、最亮的光斑F，则凸透镜的焦距是________cm。如图乙所示是微型手电筒所用的小灯泡，小灯泡前端的A部分相当于________，从A处射出的光为________(填“发散”“平行”或“会聚”)光束，这种小灯泡的灯丝位于A的________处。
图B2－6－8
11．如图B2－6－9所示，根据透镜对光的作用分别在图甲、乙中画出折射光线和入射光线，并在图丙的虚线框中填上合适的透镜。
图B2－6－9
12．平行光经过凹透镜后，光线发散，发散光线的反向延长线交在主光轴上的一点，这个点叫作凹透镜的虚焦点。如图B2－6－10所示，F点既是凸透镜的焦点，也是凹透镜的虚焦点，请画出图中两条平行于主光轴的光线经过两个透镜的光路图。
图B2－6－10
13．某科学学习小组选择如图B2－6－11
(a)所示的四个透镜进行探究实验(其中A、B和C、D是两组形状相同的凸透镜，它们分别用玻璃、塑料和玻璃、水晶制作而成)。
图B2－6－11
(1)为了探究“凸透镜的焦距(长短)与透镜球形表面弯曲程度的关系”，小组同学应选择图(a)中的哪两个凸透镜做实验？________(填字母)。器材确定后，接着小组同学让一束与主光轴平行的光，分别经过两凸透镜后会聚于焦点处，如图(b)甲、乙所示。比较两次实验的现象，可以得到的结论是：凸透镜表面越凸，凸透镜的焦距越________。
(2)如果选择A、B两个透镜，他们还可以探究“凸透镜的焦距(长短)与透镜的________的关系”。
自| 我| 提| 升
14．如图B2－6－12所示，一束光通过放在虚线框中的光学元件后改变了传播方向，则该光学元件( )
图B2－6－12
A．只能是平面镜
B．只能是凸透镜
C．只能是凹透镜
D．可能是平面镜、凸透镜或凹透镜
15．如图B2－6－13所示，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有一椭圆黑影，而其他部分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处向下移动到较远处，亮线的粗细将如何变化？____________________。
图B2－6－13
教师详解详析
1．B 2.D 3.A 4.B
5．如图所示
6．B [解析]
凸透镜中间厚、边缘薄；而凹透镜中间薄、边缘厚。图中a、c、d、e是凸透镜，对光线有会聚作用；b是凹透镜，对光线有发散作用。
7．C [解析]
利用会聚太阳光法测焦距时，要将凸透镜正对着太阳光，太阳光经过凸透镜后将会聚在焦点处，所以把白纸(光屏)置于另一侧，改变白纸与凸透镜间的距离，直到白纸上出现一个最小、最亮的光斑，这个光斑便为焦点，测出光斑到凸透镜的距离，可得凸透镜的焦距。
8．C
9．A [解析]
由于光斑到凸透镜的距离为l时，纸上呈现一个并非最小的光斑，这个光斑可能在焦点之后，也可能在焦点之前，所以凸透镜的焦距f≠l；凸透镜远离纸的过程中光斑一直变大，说明光斑在焦点之后，因此f一定小于l。
10．13.2 凸透镜 平行 焦点
[解析]
平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚在主光轴上一点，这点是凸透镜的焦点，焦点到光心的距离是凸透镜的焦距，所以凸透镜的焦距是13.2
cm；小灯泡前端的A部分中间厚边缘薄，相当于一个凸透镜，对光线有会聚作用。
11．如图所示
12．如图所示
13．(1)A、C 短 (2)材料
14．D [解析]
对于凸透镜，入射光线与主光轴平行，则折射光线过焦点射出。对于凹透镜，入射光线与主光轴平行，则折射光线的反向延长线过焦点射出。平面镜也可以改变光路，使光的传播方向发生改变。符合题意的元件如下图所示。
15．凸 凹 先变细再变粗
[解析]
(1)试管充满水的地方，中间比边缘厚，相当于凸透镜，凸透镜对光线有会聚作用，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处向下移动，经过焦点时亮线最细；从焦点处向下继续移动时，亮线变粗。第2课时 眼睛 视力缺陷与矫正
知识点
1 人的眼球与折光系统
1．如图B2－6－14所示是人的眼球结构图，请据图回答下列问题。
图B2－6－14
(1)外界物体反射来的光线，依次通过眼球折光系统中的[ ]__________、房水、[ ]__________和[ ]__________到达[ ]________形成物像。
(2)从暗室走到阳光下，[ ]________会变________，这种变化是由________调节的。
2．沉迷于上网或电子游戏不但会影响学业，而且还会因长时间近距离注视屏幕导致眼中某结构曲度增大且不能恢复原状而形成近视眼。这一结构是( )
A．角膜
B．虹膜
C．晶状体
D．睫状肌
3．人眼的“白眼球”和“黑眼球”实际上是指( )
A．虹膜和角膜
B．角膜和巩膜
C．角膜和虹膜
D．巩膜和虹膜
4．在盲点上引不起视觉的原因是( )
A．没有视神经
B．没有感光细胞
C．感光细胞过于集中
D．感光细胞分布过少
知识点
2 近视与远视
5．据专家介绍，12至18岁是青少年近视的高发期，主要原因如下：(1)长时间用眼不注意姿势或者休息。(2)长时间玩游戏、上网、玩手机、看电视等原因引起近视。如图B2－6－15所示的四幅图中，属于近视眼及其矫正的是( )
图B2－6－15
A．甲和丙
B．甲和丁
C．乙和丙
D．乙和丁
6．小明在完成“探究凸透镜成像规律”的实验后，为进一步了解“视力矫正”的原理，移动蜡烛，先让烛焰在光屏上成一个清晰的像，如图B2－6－16所示(F点到透镜的距离等于焦距，P点到透镜的距离等于二倍焦距)。然后他在蜡烛和凸透镜之间放置了不同类型的眼镜片，关于本次实验现象正确的是( )
图B2－6－16
A．放置眼镜片之前，蜡烛在图示位置，光屏上得到的是倒立、放大的实像
B．放置眼镜片之前，蜡烛在图示位置，光屏上得到的是倒立、缩小的虚像
C．将远视镜片放在蜡烛和凸透镜之间，使光屏靠近透镜，又能在光屏上看到清晰的像
D．将近视镜片放在蜡烛和凸透镜之间，使光屏靠近透镜，又能在光屏上看到清晰的像
7．眼睛让我们看见多彩的世界。图B2－6－17中属于爱护眼睛、保护视力的做法的是( )
图B2－6－17
8．善于观察的小明发现，张老师上课时，观察远处的同学时要摘下眼镜，而看近处的课本时，又要戴上眼镜。这样频繁地戴上或摘下眼镜非常不方便。张老师的眼镜属于________(填“近视眼镜”或“远视眼镜”)。如图B2－6－18所示的是一种新型眼镜，这种眼镜的镜片分为上、下两个区，A区厚薄均匀，B区可以矫正视力。张老师戴上这种眼镜就可以通过________(填“A区”或“B区”)看远处的同学，再不需要频繁地戴上或摘下眼镜了。
图B2－6－18
9．如图B2－6－19所示，把眼镜片放在烛焰与凸透镜之间，调节光屏得到烛焰清晰的像，撤去眼镜片，像变得模糊，调节光屏适当远离凸透镜，光屏上重新得到清晰的像。该眼镜片( )
图B2－6－19
A．是凹透镜，属近视眼镜
B．是凹透镜，属远视眼镜
C．是凸透镜，属近视眼镜
D．是凸透镜，属远视眼镜
10．小华视物时成像情况如图B2－6－20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图B2－6－21中的( )
图B2－6－20
图B2－6－21
11．2020·台州
为满足特殊人群的需求，有一种眼镜的镜片形状可以改变(如图B2－6－22甲所示)，它的改变是通过在透明的薄膜中注入或抽出光学液体来实现的。图乙是某人看远处物体时的成像情况，此时该人的视力缺陷和矫正时应选择的镜片是( )
图B2－6－22
A．近视眼，镜片Ⅰ
B．近视眼，镜片Ⅱ
C．远视眼，镜片Ⅰ
D．远视眼，镜片Ⅱ
12．2018·宁波
为了研究眼睛的成像原理，小科自主研制了如图B2－6－23所示的实验装置。用水透镜模拟眼睛的晶状体，通过注水或抽水可改变水透镜凸度的大小。光屏和水透镜固定在光具座如图所示的位置。点燃蜡烛后，调节水透镜的凸度，直至光屏上成一个清晰倒立、________(填“放大”“等大”或“缩小”)的实像。若将点燃的蜡烛向左移动一小段距离，要使光屏上重新得到清晰的像，应对水透镜________(填“注水”或“抽水”)。
图B2－6－23
13．眼睛和照相机都可以成像，但它们的调节方式不相同。照相机要拍摄远处景物时，必须________(填“增大”或“减小”)镜头到胶片的距离，使像成在胶片上；而正常人的眼睛看远处物体时，调节晶状体的厚度使之________(填“变薄”或“变厚”)，从而使像成在视网膜上。
自| 我| 提| 升
14．某小组用一组眼睛模型、一个能发出平行光束的光源和几个不同焦距的凹透镜和凸透镜来探究近视眼、远视眼的成因及矫正方法，如图B2－6－24
所示，其中凸透镜相当于角膜和晶状体，烧瓶的后壁相当于视网膜，着色液体则表示玻璃体。
图B2－6－24
(1)用平行光束照射每个眼睛模型，图中模拟近视眼的是________(填“甲”“乙”或“丙”)模型；三个凸透镜的焦距f甲、f乙、f丙由大到小的顺序是______________。
(2)为矫正远视眼，应在______模型前加一个合适的________透镜。
15．如图B2－6－25所示，小明用薄膜充水后制成的水透镜模拟眼球中的晶状体，来比较正常眼、近视眼和远视眼的焦距大小。实验中测得图甲透镜的焦距为10
cm，再将图甲中的透镜分别挤压成图乙、图丙所示的形状，并分别测量焦距。
图B2－6－25
(1)测得焦距小于10
cm的是图________。
(2)在同一位置，用图甲、乙、丙中的透镜分别对着远处的某一物体，移动光屏得到清晰的像，其中像距最大的是图________。
(3)目前，很多近视患者通过戴隐形眼镜来矫正视力。隐形眼镜是一种直接贴在角膜表面的超薄镜片，可随着眼球运动，其中心厚度只有0.05
mm，则此镜片的边缘厚度________(填“小于”“等于”或“大于”)0.05
mm。
教师详解详析
1．(1)1 角膜 2 晶状体 9 玻璃体 7 视网膜 (2)3 瞳孔 小 虹膜
2．C [解析]
看近处的物体时，必须通过睫状肌的收缩作用，使晶状体的曲度增加，使近处物体所成的像能够落在视网膜上，才能看得清楚。长时间的读书、写字、看电视、上网玩游戏等，导致晶状体曲度增大且不能恢复成原状；严重时使眼球的前后径过长，使远处物体反射来的光线形成的像，落在视网膜的前方，因此不能看清远处的物体。
3．D 4.B
5．B [解析]
由图可知，图甲的光线会聚在视网膜的前方，所以图甲表示近视眼的成像情况；近视眼是由于晶状体焦距太短，像落在视网膜的前方，为了使光线会聚在视网膜上，就需要在光线进入人眼以前发散一些，所以应配戴对光线具有发散作用的凹透镜来矫正，则图丁是近视眼的矫正原理图，所以，属于近视眼及其矫正原理图的是甲、丁。
6．C [解析]
由图可知，物距大于二倍焦距，像距小于物距，光屏上得到的是倒立、缩小的实像；远视镜片是凸透镜，对光线具有会聚作用，所以远视镜片放在蜡烛和凸透镜之间，像将提前会聚，使光屏靠近透镜，能在光屏上看到清晰的像；近视镜片是凹透镜，对光线具有发散作用，所以近视镜片放在蜡烛和凸透镜之间，像将延迟会聚，使光屏远离透镜，能在光屏上看到清晰的像。
7．C
8．远视眼镜 A区
9．D [解析]
由题意“撤去眼镜片，像变得模糊，调节光屏适当远离凸透镜，光屏上重新得到清晰的像”，说明撤去眼镜片后，对光的会聚能力减弱，说明该镜片对光线具有会聚作用，则该透镜为凸透镜，属于远视眼镜。
10．B [解析]
激光矫正近视，是对晶状体和角膜构成的透镜进行手术，使其变薄，相当于一个凹透镜，使其对光的偏折能力变弱，使成的像后移，直到移到视网膜上。图A角膜的中间和边缘一样厚，图B中间薄边缘厚，符合凹透镜的特点，图C中间厚，边缘薄，属于凸透镜，不符合题意，图D由多块凹透镜组成，不符合题意。
11．A [解析]
由图可知，某人看远处物体时，像成在了视网膜的前方，所以是近视眼，需要戴凹透镜矫正。由图可知，镜片Ⅰ是凹透镜。
12．缩小 抽水
13．减小 变薄
[解析]
用照相机拍摄远处景物时，物距要增大，像距要减小，所以镜头向后缩，使镜头靠近胶片，减小凸透镜到胶片的距离。晶状体相当于凸透镜，人眼是通过睫状肌来改变晶状体厚薄的，从而改变晶状体的焦距(凸度)，来实现看清不同远近的物体，当睫状肌放松时，晶状体比较薄，对光的偏折能力变小，远处物体射来的光刚好会聚在视网膜上，眼球可以看清远处的物体；当睫状肌收缩时，晶状体变厚，对光的偏折能力变大，近处物体射来的光会聚在视网膜上，眼睛就可以看清近处的物体。
14．(1)乙 f丙＞f甲＞f乙 (2)丙 凸
15．(1)乙 (2)丙 (3)大于
[解析]
(1)实验中测得图甲透镜的焦距为10
cm，再将甲中透镜分别挤压成图乙、图丙所示的形状，并分别测量焦距；凸透镜的凸度越大，焦距越小，由图可以看出，图乙的凸度比图甲大，则测得焦距小于10
cm的是图乙。
(2)由于凸透镜会聚能力越弱(焦距越大)，像距越大，所以据图可知，3个透镜分别对着远处的某一物体，图丙中的透镜会聚能力最弱，则像距最大。
(3)近视眼患者戴的是凹透镜，凹透镜四周的厚度要比中间的厚度大，故这种超薄镜片的边缘厚度大于0.05
mm。
