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2021物理透镜成像专题突破

发布时间:2021年04月02日 来源:招生考试报

一、基础回顾

(一)透镜对光线的作用

1.透镜对光线的作用:凸透镜对光线有会聚作用,凹透镜对光线有发散作用。

2.三条特殊光线

⑴通过光心的光线传播方向不改变;

⑵平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点,经凹透镜折射后发散,发散光线的反向延长线通过虚焦点;

⑶经过凸透镜焦点的光线折射后平行于主光轴射出。对着凹透镜异侧虚焦点入射的光线折射后平行于主光轴射出。

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2.像距、物距、像的大小变化规律

⑴物体位于凸透镜焦点以外,物距越大,像距越小,像变小(实像);俗称“物近像远像变大、物远像近像变小”;物、像异侧且同方向移动;

⑵物体位于凸透镜焦点以内,物距越大,像距越大,像变大(虚像);物、像同侧;

【例 2】图 1 是放置在水平桌面上的刻度尺的一部分,若凸透镜先贴着刻度尺然后逐渐远离,图 2 甲、乙、丙、丁是通过凸透镜所看到的刻度尺的像,则看到刻度尺的像的先后顺序正确的是( )

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解答:物体在一倍焦距以内时,凸透镜成正立、放大的虚像,即丁图。刻度尺到凸透镜的距离在一倍焦距和二倍焦距之间时,凸透镜成倒立、放大的实像,即丙图。刻度尺到凸透镜的距离在二倍焦距处,凸透镜成倒立、等大的实像,即甲图。刻度尺到凸透镜的距离在二倍焦距以外时,凸透镜成倒立、缩小的实像,即乙图。综上可知,凸透镜从贴着刻度尺然后逐渐远离,则看到刻度尺的像的先后顺序为丁→丙→甲→乙,故选B

(三)生活中的透镜

1.照相机:

⑴成像原理:利用凸透镜成缩小倒立的实像制成的(u2f)

⑵成像特点:

①物体离照相机镜头的距离(物距)大于底片离照相机镜头的距离(像距)

②物体离照相机镜头越远,物体在胶卷上所成的像越小,像的位置(底片到胶片的距离)越近,暗箱越短;

2.投影仪

⑴原理:利用凸透镜能成倒立、放大的实像制成的( f < u < 2f )

⑵成像特点:

①透明胶片到镜头的距离(物距)小于镜头到屏幕的距离(像距)

②透明胶片离镜头越近时,屏幕上所成的像越大,像到镜头的距离越大;

3.放大镜

⑴放大镜其实是个凸透镜,将放大镜镜片放在物体上方适当的位置(u < f ),透过放大镜我们可以看到一个正立的、放大的虚像。

⑵放大镜成像特点:

①物体和通过放大镜所成的像在放大镜的同侧;

②放大镜离物体越近(即物距越小),所成的像越小;

【例3】光学器件在我们的生活、学习中有着广泛的应用。下面说法错误的是( )

A.借助放大镜看较小的地图时,地图到放大镜的距离应略大于一倍焦距

B.照相机照相时,被照者与相机的距离要在镜头焦距的二倍焦距之外

C.使用投影仪时,减小物体与镜头的距离同时增大镜头到屏幕的距离,可使屏幕上的像变大

D.阳光通过凸透镜可以点燃纸屑,这利用了凸透镜对光的会聚作用

解答:A.借助放大镜看地图时,地图到放大镜的距离应小于一倍焦距,故A错误。

(四)眼睛和眼镜

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1.眼睛:人眼好比是一架照相机,物体反射的光进入人眼,在视网膜上形成一个倒立、缩小的实像。

2.眼睛的视觉原理:当看近处物体时,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。当看远处物体时,晶状体变薄,远处来的光线恰好会聚在视网膜上,眼睛可以看清远处的物体。因此眼睛可以近似认为是台变焦距照相机。

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A.甲为近视眼,应佩戴凹透镜矫正

B.乙为远视眼,应佩戴凹透镜矫正

C.甲为远视眼,晶状体遮光能力较弱

D.乙为近视眼,晶状体遮光能力较弱

解答:甲图的入射光线会聚在视网膜的前方,所以甲图表示了近视眼的成像情况;为了使光线会聚在原来的会聚点后面的视网膜上,就需要配戴对光线具有发散作用的凹透镜来矫正。乙图的入射光线会聚在视网膜的后方,所以需要在光线进入人的眼睛以前会聚一下,因此应配戴对光线具有会聚作用的凸透镜来矫正。综上所述,只有A说法是正确的。

二、实验回顾

(一)透镜成像规律

【例5】在“探究凸透镜成像规律的实验”中,如图所示:

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1)如图甲所示,是小明确定凸透镜焦距时所做的实验,此凸透镜的焦距是    cm

2)小明将蜡烛、透镜和光屏依次放在光具座上,如图乙所示。接着小明应调整蜡烛、透镜和光屏三者的中心在    

3)当烛焰距凸透镜 15cm 时,能成倒立、    的实像。当烛焰向左(远离透镜)移动后,要在光屏上再次成清晰的像,需将光屏向    (选填“左”或“右”)移,此时所成像将     (选填“变大”“变小”或“不变”)。

4)实验一段时间后,蜡烛因燃烧变短,所成像如图丙,要使像能够在光屏的中央,应将凸透镜向     (选填“上”或“下”)调整。

5)在上一步实验调整好像的位置后,小明取了一副近视镜放在凸透镜和蜡烛之间,要使光屏上还能呈清晰的像,可将蜡烛适当     (选填“左”或“右”)移。

答案:(110.0;(2)同一高度;(3)放大,左,变小;(4) 下;(5)左。

点评:(1)读出该凸透镜的焦距时估读到分度值的下一位;(2)判断物体成像性质时,一定要分清物体所在的区间,才能确定像的性质,本题中凸透镜的焦距是10.0cm,烛焰放在距凸透镜15cm处时,物体在凸透镜的一倍焦距和二倍焦距之间,成倒立、放大的实像。(3)蜡烛因燃烧变短,如何通过调查透镜成像在光屏中心,这类题可以抓住经过光心的光线不改变方向这条特殊光线来判定透镜如何移动。(3)近视镜放在凸透镜和蜡烛之间问题可以设想成凹透镜对光有发散作用,因此可将像推远,如是凸透镜对光有会聚作用,可将像拉近来解决。

(二)眼睛与眼镜

【例6】在探究“近视眼的矫正”课外实验中,小明同学用水袋做成一个水凸透镜来模拟人眼晶状体,并与注射器相连,其凸起程度可通过注射器注水或吸水量来调节。

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1)在调整烛焰(模拟远处所视物)、水透镜、光屏(模拟人眼视网膜)在光具座上的位置,如图所示,此时在光屏上得到了烛焰清晰的像,该像是倒立    (填“放大”“缩小”或“等大”)的实像。

2)向水凸透镜内    (填“注入”或“吸取”)适量的水来模拟近视眼,发现光屏上原来清晰的像变模糊了,若将光屏向     移动适当距离,再次得到清晰的像,说明近视眼将远处的物体成像在视网膜    (填“前”或“后”)方。

3)在上述(2)操作的基础上,张老师取下自己戴的眼镜放于蜡烛和凸透镜之间,光屏上的像又变得模糊,小明同学发现当光屏向左移动适当距离后像又清晰,由此可知,张老师所戴的眼镜是    透镜,张老师的眼睛属于    眼(选填“近视”或“远视”)。

解答:(1)由图知,像距小于物距,此时物距大于2倍焦距,所以此时成倒立、缩小的实像;

2)根据近视眼的成因,向水凸透镜内注入水,凸透镜变厚,此时凸透镜对光的折射能力变强,若将光屏向左移动适当距离,再次得到清晰的像,像将成在光屏之前,即近视眼将远处的物体成像在视网膜之前。

3)把张老师所戴的眼镜放于蜡烛和凸透镜之间,光屏向左移动适当距离后像又清晰。说明该眼镜对光线具有会聚作用,为凸透镜,是远视眼镜。

故答案为:(1)缩小;(2)注入;左;前;(3)凸;远视。(成都市七中育才学校 高级教师 叶丁


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