5.1 透镜及其应用（分章考点讲、析与提高）（原卷版）.docVIP

第五章透镜及其应用单元讲、析与提高（原卷版）

对本章知识点进行提炼、总结和详解

一、透镜

1.透镜是用透明物质制成的表面为球面一部分的光学元件，透镜是根据光的折射现象制成的。

2.透镜与面镜区别：面镜利用光的反射现象成像，透镜利用光的折射现象成像；透镜成像遵循光的折射定律，面镜成像遵循光的反射定律。

3.透镜分类：透镜分为凸透镜和凹透镜。

（1）凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜（远视镜镜片，照相机的镜头、投影仪的镜头、放大镜等）。

（2）凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜（近视镜等）。

4.透镜光路基本概念：图（1）是透镜光路示意图。

（1）过透镜两个球面球心的直线叫主光轴（主轴），用“CC/”表示,透镜的几何中心叫光心，用“O”表示。

a.凸透镜光路

b.凹透镜光路

图(1)透镜光路示意图

（2）平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于主光轴上一点，这点叫凸透镜焦点，用“F”表示，如图（2）a所示；平行于凹透镜主光轴的光线经凹透镜折射后发散，其反向延长线会交于一点，这是凹透镜的焦点（虚焦点），如图（2）b所示。

a.凸透镜光路概念

b.凹透镜光路概念

图（2）透镜光路概念

（3）焦点到光心的距离焦距，焦距用“f”表示，图（1）中就是“OF”之间的距离。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。

（4）物体到光心的距离叫物距，用“u”表示。

（5）像到光心的距离叫像距，用“v”表示。

5.透镜的三条特殊光线

（1）过光心的光线，经透镜折射后传播方向不改变，如图（3）所示。

图（3）过光心的光线

（2）平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后经过另一侧焦点；经凹透镜折射后向外发散，但其反向延长线过同侧焦点，如图（4）所示。

图（4）平行于主轴的光线

（3）经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴；射向异侧焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴，如图（5）所示。

图（5）过焦点的光线

6.透镜的作用：凸透镜有会聚光线作用，所以凸透镜也叫会聚透镜；凹透镜有发散光线作用，所以凹透镜也叫发散透镜。

二、生活中的透镜

1.照相机：镜头是凸透镜,物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像（实像是由实际光线会聚而成,胶片能感光,所以能成实像）。

2.投影仪：镜头是凸透镜，物体在一倍焦距与二倍焦距之间，成倒立、放大的实像；透过平面镜使倒立，放大的像再倒立一次，这样我们在屏幕上看到的就是一个正立的实像了。

注意：照相机、投影仪要使像变大，应该让透镜靠近物体，远离胶卷、屏幕。

3.放大镜：放大镜是一个短焦距凸透镜，放大镜到物体的距离（物距）小于一倍焦距，成的是放大、正立的虚像。

4.生活中透镜分类解析：见下表。

照相机

投影仪

放大镜

原理

凸透镜成像

像的性质

倒立、缩小、实像

倒立、放大、实像

正立、放大、虚像

光路图

透镜不动时的调整

像偏小：物体靠近相机，暗箱拉长

像偏大：物体远离相机，暗箱缩短

像偏小：物体靠近镜头，投影仪远离屏幕

像偏大：物体远离镜头，投影仪靠近屏幕

像偏小：物体稍微远离透镜，适当调整眼睛位置

像偏大：物体稍微靠近透镜，适当调整眼睛位置

物体不动时的调整

像偏小：相机靠近物体，暗箱拉长

像偏大：相机远离物体，暗箱缩短

像偏小：镜头靠近物体（位置降低），投影仪远离屏幕

像偏大：镜头远离物体（位置提高），投影仪靠近屏幕

像偏小：透镜稍远离物体，适当调整眼睛位置

像偏大：透镜稍靠近物体，适当调整眼睛位置

其他内容

镜头相当于一个凸透镜。

像越小，像中包含的内容越多。

镜头相当于一个凸透镜。投影片要颠倒放置。

平面镜的作用：改变光路，使得射向天花板的光能够在屏幕上成像。

5.实像和虚像（见下图）：

照相机和投影仪所成的像，是光通过凸透镜射出后会聚在那里所成的，如果把感光胶片放在那里，真的能记录下所成的像。这种像叫做实像。物体和实像分别位于凸透镜的两侧。

凸透镜成实像情景：实际光线会聚所形成的像，物和实像在凸透镜异侧。

凸透镜成虚像情景：不是由实际光线会聚所形成的像，物和虚像在凸透镜同侧。

6.实像与虚像的区别

（1）成像原理不同

实像：物体上每一点射出的光线经反射或折射后，光线会聚到一点所成的像。

虚像：物体上每一点射出的光线经反射或折射后，光线散发，但其反方向延长线相交与一点。

（2）承接方式不同

实像：可以用光屏承接，也可以用眼睛观看。

虚像：只能用眼睛观看。

三、凸透镜成像规律

1.凸透镜成像规律：如图是常见凸透镜成像规律光路图，详见下表（1）。

表（1）凸透镜成像规律表

成像条件物距（u）

成像的性质

像距（v）

应用

u﹥2f

倒立、缩小的实像

f﹤v﹤2f

照相机（图a）

u=2f

倒立、等大的实像

v=2f

图d

f﹤u﹤2f

倒立、放大的实像

v﹥2f

投影仪（图b）