🎯 学习目标:认识凸透镜与凹透镜;掌握透镜对光的作用;会画三条特殊光线。
1.1 凸透镜与凹透镜会聚 vs 发散
| 形状 | 对光线的作用 | 焦点 | 常见例子 | |
|---|---|---|---|---|
| 凸透镜 | 中间厚、边缘薄 | 会聚作用 | 两个实焦点 F | 放大镜、照相机镜头、远视镜 |
| 凹透镜 | 中间薄、边缘厚 | 发散作用 | 两个虚焦点 F | 近视镜、门镜(部分) |
💡 基本概念:主光轴——通过两球面球心的直线;光心 O——透镜中心,过光心的光线传播方向不改变;焦点 F——平行于主光轴的光经透镜后会聚(凸)或反向延长会聚(凹)的点;焦距 f——光心到焦点的距离,f 越小对光的偏折本领越强。
⚠️ "会聚"不等于"一定聚成一点"。凸透镜对光只是比原来更靠拢:本来会发散的光经过凸透镜后可能仍发散,只是发散得慢了,这也叫会聚作用。
1.2 凸透镜三条特殊光线(点▶播放逐条画出)光路动画
①平行→过 F';②过 F→平行射出;③过光心→不偏折。作图时任选其中两条,交点就是像点。
1.3 凹透镜对光的发散作用发散动画
凹透镜使平行于主光轴的光发散,折射光线的反向延长线相交于虚焦点 F。
下列光学器件中,对光有会聚作用的是( )
凸透镜对光有会聚作用;凹透镜和凸面镜使光发散,平面镜只改变光的传播方向。
一束平行于主光轴的光射到凹透镜上,折射后( )
凹透镜对光起发散作用,折射光线的反向延长线会交于同侧的虚焦点。
🎯 学习目标:探究并掌握凸透镜成像规律;会判断像的虚实、大小、正倒,能解释照相机、投影仪、放大镜。
2.1 探究凸透镜成像规律(拖动物距)核心互动
拖动物距滑块,注意观察三件事:像在轴的哪一侧(正倒)、离透镜多远(虚实)、有多大(放大倍数)。经过 u=20cm 和 u=10cm 两个分界点时变化最明显。
透镜成像公式(了解): 1/u + 1/v = 1/f,放大倍数 = |v/u|
口诀:一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小;实像倒立且异侧,虚像正立且同侧;物近像远像变大。
口诀:一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小;实像倒立且异侧,虚像正立且同侧;物近像远像变大。
像距 v
—
放大倍数 |v/u|
—
像的性质
—
对应应用
—
2.2 成像规律一览表必背
| 物距 u | 像距 v | 像的性质 | 像物位置 | 应用 |
|---|---|---|---|---|
| u > 2f | f < v < 2f | 倒立、缩小、实像 | 异侧 | 照相机、摄像头 |
| u = 2f | v = 2f | 倒立、等大、实像 | 异侧 | 测焦距 |
| f < u < 2f | v > 2f | 倒立、放大、实像 | 异侧 | 投影仪、幻灯机 |
| u = f | — | 不成像(平行光射出) | — | 平行光源 |
| u < f | |v| > u | 正立、放大、虚像 | 同侧 | 放大镜 |
✅ 三条规律速记:
① 一倍焦距分虚实:u>f 成实像,u<f 成虚像。
② 二倍焦距分大小:u>2f 缩小,u<2f(且>f)放大。
③ 物近像远像变大(成实像时):物体靠近透镜,像远离透镜且变大。
① 一倍焦距分虚实:u>f 成实像,u<f 成虚像。
② 二倍焦距分大小:u>2f 缩小,u<2f(且>f)放大。
③ 物近像远像变大(成实像时):物体靠近透镜,像远离透镜且变大。
2.3 实验探究与易错点实验
- 把蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上,点燃蜡烛。
- 调节三者高度,使烛焰中心、透镜光心、光屏中心大致在同一高度(目的:使像成在光屏中央)。
- 固定透镜,把蜡烛放在 u>2f 处,前后移动光屏,直到光屏上出现最清晰的像,记录 u、v 和像的性质。
- 依次改变物距(u=2f、f<u<2f、u=f、u<f),重复上述测量。
- u<f 时光屏上找不到像,需透过透镜朝蜡烛方向观察,看到正立放大的虚像。
⚠️ 实验高频考点:
① 光屏上接不到像的三种原因:蜡烛在焦点上或焦点以内;三者中心不在同一高度;光屏、透镜、蜡烛的位置关系不对(如物距小于焦距)。
② 用不透明纸片遮住透镜的一部分,像仍完整,只是变暗(进入透镜的光变少了)。
③ 蜡烛变短,像会向上移动(实像倒立,物下移则像上移)。
① 光屏上接不到像的三种原因:蜡烛在焦点上或焦点以内;三者中心不在同一高度;光屏、透镜、蜡烛的位置关系不对(如物距小于焦距)。
② 用不透明纸片遮住透镜的一部分,像仍完整,只是变暗(进入透镜的光变少了)。
③ 蜡烛变短,像会向上移动(实像倒立,物下移则像上移)。
用照相机给人拍照时人离镜头较远,此时底片上得到的是( )
照相机满足 u > 2f,成倒立、缩小的实像,底片(光屏)能承接实像。
把凸透镜当作放大镜使用时,物体应放在( )
放大镜利用 u < f 时成正立、放大的虚像,像与物在透镜同侧。
某凸透镜焦距为 10 cm,把物体放在距透镜 15 cm 处,所成的像是( )
f=10 cm,2f=20 cm,u=15 cm 落在 f < u < 2f 区间,成倒立、放大的实像(投影仪原理),此时 v=30 cm > 2f。
在探究凸透镜成像的实验中,蜡烛越烧越短,光屏上的像将( )
成实像时像是倒立的,物体向下移动,像就向上移动。
🎯 学习目标:了解眼睛的成像原理;知道近视眼和远视眼的成因及矫正方法。
3.1 眼睛为什么能看清远近不同的物体凸透镜 + 光屏
| 眼球结构 | 相当于 | 作用 |
|---|---|---|
| 角膜 + 晶状体 | 凸透镜 | 把光会聚,成倒立缩小的实像 |
| 视网膜 | 光屏 | 承接实像,感光细胞把信号传给大脑 |
| 睫状体 | 调节器 | 收缩/放松改变晶状体厚薄,从而改变焦距 |
💡 看远处物体时睫状体放松,晶状体较薄、焦距长;看近处物体时睫状体收缩,晶状体变厚、焦距短。正是这种调节,使远近不同的物体都能成像在视网膜上。
3.2 近视 · 远视 · 矫正(可拖动)拖动折光能力
把折光能力拖到 50 以上模拟近视、拖到 50 以下模拟远视;再把"佩戴矫正镜片"拖到 1,观察光会重新会聚到视网膜上。
近视眼:晶状体太厚 / 折光能力太强 / 眼球前后径过长 → 像成在视网膜前 → 戴凹透镜(先发散一下,让会聚点后移)。
远视眼:晶状体太薄 / 折光能力太弱 / 眼球前后径过短 → 像成在视网膜后 → 戴凸透镜(先会聚一下,让会聚点前移)。
远视眼:晶状体太薄 / 折光能力太弱 / 眼球前后径过短 → 像成在视网膜后 → 戴凸透镜(先会聚一下,让会聚点前移)。
视力状态
—
应配镜片
—
3.3 辨析与用眼卫生易错
⚠️ 两个高频易错点:
① 近视矫正用凹透镜、远视矫正用凸透镜,别记反了。口诀:近视凹、远视凸。
② 近视眼镜的度数越深,镜片的焦距越短、发散能力越强。度数 = 100 ÷ 焦距(m),凹透镜度数记为负数。
① 近视矫正用凹透镜、远视矫正用凸透镜,别记反了。口诀:近视凹、远视凸。
② 近视眼镜的度数越深,镜片的焦距越短、发散能力越强。度数 = 100 ÷ 焦距(m),凹透镜度数记为负数。
✅ 预防近视"三要三不要":读写姿势端正(眼与书约 33 cm)、连续用眼 40 min 左右远眺休息、光线要适宜;不在走路/乘车/躺卧时看书,不在光线过强或过弱处用眼,不长时间盯电子屏。
近视眼需要配戴( )来矫正
近视眼的像成在视网膜前,用凹透镜先把光发散一些,使会聚点后移到视网膜上。
某人看远处物体模糊、看近处清楚,他可能患( )
"远模糊、近清楚"是近视眼的典型表现,原因是晶状体太厚或眼球前后径过长,远处物体的像落在视网膜前方。
🎯 学习目标:了解显微镜和望远镜的基本结构与成像原理;理解"视角"。
4.1 显微镜 / 望远镜 两次成像(可切换)拖动切换
把滑块从 0 拖到 1,对比显微镜与望远镜物镜所成像的差别。
共同点:显微镜和望远镜都由两组凸透镜组成,物镜都先成实像,目镜都当放大镜再成正立放大虚像。
不同点:显微镜看微小近物,物镜成放大实像;望远镜看远处大物,物镜成缩小实像,靠增大视角取胜。
不同点:显微镜看微小近物,物镜成放大实像;望远镜看远处大物,物镜成缩小实像,靠增大视角取胜。
当前仪器
—
物镜作用
—
目镜作用
—
4.2 对比与辨析必背
| 仪器 | 主要结构 | 物镜 | 目镜 | 用途 |
|---|---|---|---|---|
| 显微镜 | 物镜(短 f) + 目镜 | 倒立放大实像 | 正立放大虚像 | 观察细胞等微小物体 |
| 望远镜 | 物镜(长 f、大口径) + 目镜 | 倒立缩小实像 | 正立放大虚像 | 观察远处天体、景物 |
💡 视角:物体两端对眼睛所张的角。视角越大,看起来越大、越清楚。同一物体离得越近视角越大。
⚠️ 望远镜并没有"把物体移近",也没有让物体真的变大,它只是让物体所成的像离眼睛很近,从而增大视角。另外望远镜物镜成的是缩小实像,"望远镜物镜也是放大的"是常见错误。
✅ 记忆口诀:物镜像照相(成实像),目镜像放大镜(成虚像);显微两次放大,望远靠大视角。
显微镜的物镜和目镜所起的作用分别是( )
显微镜物镜成倒立放大实像,与投影仪原理相同;目镜成正立放大虚像,与放大镜原理相同。
望远镜能看清远处物体,是因为它( )
望远镜通过光学系统使远处物体成一个离眼睛很近的像,从而增大视角,看起来又大又清楚,物体本身并没有变化。