透镜和视觉
知识题练
感知地带 1.透镜
(1) 透镜由玻璃等透明物质制成，光线经过透明折射后，总是向透镜厚的一侧偏折。 (2)凸透镜:中间厚边缘薄。如图1-6-1所示，凸透镜中心的点O为光心，通过光心并垂直与透镜的直线
平行光经过凸透镜折射后，折射光线会聚于主光轴上一点F，称为焦点。焦点F到光心O的距离叫做焦距（f）。根据光路可逆，过焦点的光线经凸透镜折射后的光线将平行。
(3)凹透镜:中间薄边缘厚。如图1-6-2所示，平行光经凹透镜
折射后会向远离主光轴方向偏折。将折射光线反向延长会交于主光轴上一点，称为焦点，由于没有实际光通过所以为虚焦点，凹透镜有两个虚焦点。
2.凸透镜成像规律
（1）烛焰、凸透镜和光屏的中心要在同一直线上，使像成在光屏中央。
（2）物距指的是物体到光心的距离。“大小”指放大、缩小。“内外”指小于、大于。“虚实”指虚像和实像。
（3）物距与像距的关系：物距变大，像距缩小，像变小；反之，物距变小，像距变大，像变大。
3.眼睛和视觉限制
（1）眼睛的折光系统由角膜、房水、晶状体、玻璃体等构成。
（2）视觉形成：光线→眼球折光系统→视网膜→视神经→大脑皮层的视觉中枢。 （3）近视和远视：
近视成因：晶状体曲度过大或眼球前后径过长，像落在视网膜前方。 矫正：佩戴凹透镜
远视成因：晶状体曲度过小或眼球前后径过短，像落在视网膜后方。 矫正：佩戴凸透镜
（4）盲点：视网膜上视神经传出的地方，无感光细胞。
图 1-6-1
图1-6-2
AA’为主光轴。
知识点1 区分凸透镜和凹透镜
例1 请画出如图1-6-3所示光路图的折射光线。
图
思路导引：根据凸透镜对光的会聚作用，画出三条特殊光线。 解析：由于凸透镜有会聚作用，平行光线经过凸透镜折射后会聚于焦点，如图1-6-4（A）所示。因为凸透镜焦点由实际光会聚而成，所以称为实焦点，凸透镜有两个焦点。而根据光路可逆可知，通过焦点的光线，经凸透镜折射后平行于主光轴，如图1-6-4（B）所示；通过光心的光线，经过凸透镜后传播方向不发生改变。如图1-6-4（C）所示。
答案：如图1-6-4
图
领悟：凸透镜对光有会聚作用。所谓会聚作用就是折射光线会向靠近主光轴方向偏折。凹透镜对光有发散作用。所谓发散作用就是折射光线会向远离主光轴方向偏折。但要注意的是通过光心的光线，经过凹透镜或者凸透镜后其传播方向不发生改变。
题练1 请画出如图1-6-5所示光路图的折射光线。
图
题练2 下列关于透镜改变光线性质的说法，不正确的是 （ ） A．会聚光线经凸透镜后一定还是会聚光线 B．发散光线经凸透镜后一定成为会聚光线 C．会聚光线经凹透镜后一定成为发散光线 D．发散光线经凹透镜后一定成为发散光线
知识点2 凸透镜成像的规律及其应用 例2 在研究凸透镜成像规律实验中：（1）第一小组同学依次把点燃的蜡烛、透镜、光屏放在光具座上，但在实验中无论怎样移动光屏都找不到清晰的像，请你帮他们找出一个可能的原因： （2）第一二组分别进行若干操作，并把实验数据准确记录在下表中，请分析以下数据，你能得到什么结论？（至少两条） 第一小组 凸透镜焦距/cm 物距/cm 14 14 30 26 倒立 14 40 22 倒立 14 60 18 倒立 16 20 80 倒立 16 30 34 倒立 第二小组 16 16 60 22 倒立 20 40 像距/cm 47 倒立 27 倒立 像的正倒 思路导引：根据凸透镜成像实验的要求可知当“三心”不在同一直线上时，成的像可能不在光屏上，根据凸透镜成像特点，成虚像时也不能呈现在光屏上。
解析：（1）找不到清晰像主要原因有①三心不在同一直线上②成虚像③像距太大，光具
座不够长。（2）分析表格可知：①焦距一定且成实像时，物距越大，像距越小②成实像时，物距一定时，焦距越大，像距越大③物距大于一倍焦距时，成倒立实像。
答案：（1）①烛焰、透镜、光屏中心不在同一直线上②蜡烛放在一倍焦距上或一倍焦距以内③像距太大，光具座不够长，光屏承接不到像。（2）①焦距一定成实像时，物距越大，像距越小②成实像时，物距一定时，焦距越大，像距越大③物距大于一倍焦距时，成倒立实像。
领悟：凸透镜成实像时，物距越大，则像距越小，成的像也越小。凸透镜广泛应用于照相机、幻灯机、投影仪、放大镜等。为了方便记忆，可使用成像口诀：物距一倍焦距内外分虚实，二倍焦距内外分大小。
题练3 在光具座上研究凸透镜成像的规律，从光屏上不能看到的是 （ ） A．正立的像 B．倒立的像 C．缩小的像 D．放大的像
题练4 把凸透镜正对太阳光，可在距凸透镜15cm处得到一个最小最亮的光斑。若用此凸透镜来观察邮票上较小的图案，则邮票到凸透镜的距离应为 （ ） A．大于15cm B．小于15cm C．大于30cm D．在15cm和30cm之间
知识点3 正确理解眼睛和视觉限制
例3 小李同学沉迷于玩电脑游戏，近来发现黑板上的字有点看不清了，到医院检查后发现他的眼睛成像如图1-6-6所示，请判断他的眼睛出了什么问题？该如何矫正？
思路导引：根据近视的有关知识，可以根据成像图判断图出近视及矫正方法。
解析：根据检查得出的成像图，可以发现小李的眼睛出了问题，正常人是成像在视网膜上，而他成像在视网膜前了，说明得了近视眼。小李由于经常长时间玩游戏，眼部肌肉极度紧张，晶状体变凸，表面弯曲程度变大，使像成在视网膜前方，而长时间处于这种状态，睫状肌的调节能力就会变差，所以得了近视。由于成像在视网膜前，所以矫正的方法应该使像成的位置后移，所以应该佩戴对光线起发散作用的凹透镜。
答案：因为成像在视网膜前，所以是得了近视。矫正方法是佩戴凹透镜。 题练5 如图1-6-7所示是某同学的眼睛，从眼镜判断他的两只眼睛 ( ) A．是远视眼 B．左眼基本正常，右眼远视 C．是近视眼 D．左眼基本正常，右眼近视
题练6 我们的眼睛就像一台全自动变焦相机，当我们由看远处
图的物体转到看距离比较近的物体时，睫状肌就会调节晶状体，使视网
膜上得到清晰的像，这时晶状体的焦距变化描述正确的是 （ ）
A．不变 B．变短 C．变长 D．无法判断 领悟：人类的视觉是有限的，用眼疲劳容易引起近点和远点的变化。人的盲点在近鼻侧。要了解近视和远视成因及矫正。远视并不是中老年人的专利。近视的人老了以后就不会患远视了。
方法题练
题型1 掌握光学器件的正确使用及放置方法
例4 请选择合适的光学器件放入图1-6-8中相应位置。 思路导引：我们可以根据光线经过光学器件后光路的改变情况判断出该光学器件对光的作用，再选择适当的光学器件。 图
解析：如图1-6-9甲中入射光线是平行光，发现经过光学器件
后使光线会聚，说明这个光学器件具有会聚作用，由此可以判断应为凸透镜。如图1-6-9
乙中所示，当平行光入射时，经过光学器件后仍然为平行光，说明该光学器件不能使光会聚或者发散，但可以改变光的传播方向，由此可以判断应该为平面镜，又由于入射光线和反射光线的相交点即入射点，则可以找到两个入射点，将它们连起来就可以确定平面镜的位置了。
答案：如图1-6-9所示。
图
题型点评 此题所涉及的重点是凸透镜对光的作用和平面镜对光的作用。做这类题目时,应先确定是光的反射还是光的折射形成的。如果是光的反射则主要从平面镜、凹面镜和凸面镜上考虑；若是折射，则主要是从凹凸透镜上考虑问题。
阅题笔记 不知同学们是否留意到在图1-6-9甲图中用了一个新的符号来表示凸透镜，因为画凸凹透镜比较麻烦，所以我们可以用比较简单的符号来表示。如图1-6-10甲表示的是凸透镜，乙表示的是凹透镜。
题练7 请在图1-6-10的方框内填上适当的光学元件
图
图
题练8 根据图1-6-11中所示的光路，在方框中填上适当的光学元件。
题型2 正确运用凸透镜成像规律解决一些实际问题
例5 当蜡烛位于凸透镜某一位置时，在镜的另一侧的光屏上得到一个倒立、放大的像，若保持镜的位置不变，把蜡烛和光屏的位置相互交换，则光屏上将出现一个 （ ） A．倒立、放大的实像B．倒立缩小的实像C．倒立、等大的实像D．得不到实像 思路导引：此题可以根据所成的像和平面镜成像规律先推出物距，像距，当物和光屏位置调换后，物距和像距刚好互换，再根据平面镜成像规律得出所成的像的情况。
解析：由于前面口诀中没有涉及像距，现将物距、像距与成像的特点之间的关系归纳如下：
物距u 像距v 像的情况 放大或倒立或缩小 正立 U＞2f 2f u=2f f＜u＜2f u=f u＜f 究 v=2f v＞2f 不成像 不研放大 正立 虚像 相等 放大 倒立 倒立 实像 实像 f＜v＜缩小 倒立 实像或虚像 实像 我们可以发现要得到倒立放大的像，需物距f＜u＜2f， 像距 v＞2f。保持镜的位置不变，交换蜡烛和光屏后，则物距为u＞2f，像距为f＜v＜2f ，所以得到的是倒立、缩小的实像。
答案：B
题型点评 本例题涉及的难点是凸透镜成像规律。经常是从这些角度来考查：已知物距或者像距，问像的特点；已经像的特点求物距、像距等。
阅题笔记 此类题目关键是要牢记成像规律，最好能记住解析中给出的表格。在牢记这张表格的基础上，一般问题都能解决。如问像的特点，我们可以先找到焦距、再找物距或像距，然后比较，按照表格得出结论。另外我们还能从表格中发现，在凸透镜成像中，物距增大则像距变小，像变小；倒立的一般为实像、正立的为虚像。当然也有同学会觉得这张表格太复杂，记忆不方便，也可以记前面讲的口诀，但是口诀中没有涉及像距，可能会给解题带来不便。
题练9 一束平行光照射到凸透镜上，在离透镜15cm处的光屏上得到一个亮斑，当物体位于透镜前20cm处时，在凸透镜的另一侧可以得到 、 的 像。
题练10 小丽在做“研究凸透镜成像规律”实验时，当她将光屏移到离凸透镜16厘米处，得到烛焰倒立、放大的像，这块凸透镜的焦距可能是 ( ) A．4厘米 B．8厘米 C．12厘米 D．16厘米
题型3 理解照相机和眼睛的成像原理
例6 照毕业照时，发现有些同学没有进入镜头，为了使全班同学都进入镜头，应采取
（ ）
A．人不动，相机离人远一些，镜头往里缩一些 B．人不动，相机离人近一些，镜头往里缩一些 C．人不动，相机离人近一些，镜头向前伸一些 D．相机和镜头都不动，人站近一些
思路导引：相机是凸透镜成像规律的的重要应用，相机所成的像为倒立缩小的实像。 解析：有人没有进入镜头说明成的像太大，为了使大家都进入镜头，需要使成的像小些，根据成像规律，要使像变小，则像距要变小，而物距要变大，所以应该使照相机离人远一点，镜头到底片的距离小一点，镜头往里缩一些。
答案：A
题型点评 涉及的难点照相机原理。这类问题在现实生活中我们经常会碰到，一般都会想到把像缩小点，可以通过改变镜头到底片的距离和人到相机的距离来调准。
阅题笔记 除了照相机，另外在投影仪问题中我们也经常会遇到类似的情况，比如如何使屏幕上的像变大或变小，我们可以通过改变物距和改变像距来解决问题。
题练11 朱老师在游玩的过程中用同一台相机在同一位置分别拍摄了ABCD四张照片，如图1-6-13所示，请帮你帮他找出甲乙丙丁分别对应的照片是
图题练12 仔细观察你会发现近视的同学看黑板上的字总是眯着眼睛，这是为什
么？（ ）
A．为了缩小瞳孔
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