1、第五章 透镜及其应用第1节 透镜一、凸透镜和凹透镜1透镜：利用光的折射来工作的光学元件，它是由透明物质（如玻璃、塑料、水晶等）制成的，表面是球面的一部分。按其厚薄的形状分为两类，_的透镜叫凸透镜（如图甲所示）；_的透镜叫凹透镜（如图乙所示）。2主光轴：通过两个球面球心的直线，叫做透镜的_，简称光轴（如下图所示）。来源:学科网3光心：主光轴上有个特殊的点，通过它的光线传播方向不变，这个点叫做透镜的光心；可以认为薄透镜的光心就在透镜的中心。（如上图所示）4焦点：平行于主光轴的光经凸（凹）透镜折射后（反向延长线）会聚的点称为凸（凹）透镜的（虚）焦点（F）。透镜的两侧各有一个_。5焦距：焦点到透镜光（
2、中）心的距离称为焦距（f）。透镜两侧焦距_。二、透镜对光的作用1凸透镜的会聚作用一束平行于凸透镜主光轴的光线，经凸透镜后会聚于_，可见凸透镜对光线有会聚作用，故凸透镜又叫会聚透镜。由于光路的_，若把光源放在焦点上，光源射向凸透镜的光，经凸透镜后将变为平行于主光轴的光，因此凸透镜可以产生_。2凹透镜的发散作用一束平行于凹透镜主光轴的光线，经凹透镜后发散射出，这些发散光线的_交于凹透镜另一侧的焦点，可见凹透镜对光线有发散作用，故凹透镜又叫发散透镜。由于光路的可逆性，从凹透镜的一侧射向另一侧焦点的光经凹透镜折射后平行于主光轴射出。 三、通过透镜的三条特殊光线有三条光线通过透镜的光路很特别，如图甲、乙
3、所示：1平行于凸（凹）透镜主光轴的光线，经凸（凹）透镜折射后（反向延长线）会聚于（虚）焦点；2通过凸（凹）透镜光心的光线传播方向不变；3通过透镜（虚）焦点的光线，经凸（凹）透镜折射后平行于主光轴射出。中间厚、边缘薄 中间薄、边缘厚 主光轴 焦点 相等焦点 可逆性 平行光 反向延长线一、透镜【例题1】下列有关透镜的说法中，正确的是A不论是凸透镜还是凹透镜都是用玻璃等透明材料制成的B凸透镜对光线起发散作用，凹透镜对光线起会聚作用C凸透镜有焦点，凹透镜没有焦点D薄透镜就是凹透镜参考答案：A试题解析：凸透镜、凹透镜都是用玻璃等透明材料制成的，A正确；凸透镜对光线起会聚作用，凹透镜对光线起发散作用，B错
4、误；两种透镜都有焦点，C错误；薄透镜包括凸透镜和凹透镜，D错误。故选A。二、对光线的作用【例题2】如图所示的1块光学元件。要使下面的光路图成立，虚线框内应单独放入的镜是A1或3 B2或4C1或2 D5或6参考答案：A试题解析：由题图可知，光线能透过该镜，所以此镜为透镜，且平行光线经过透镜折射后会聚在了焦点上，所以该透镜为凸透镜。根据凸透镜的特点可知1，3为凸透镜。故选A。1如图所示透镜中，属于凹透镜的是A B C D2下列四幅光经过透镜的光路图，其中正确的是A B C D3在用光具座研究凸透镜成像规律的实验中，测量凸透镜的焦距如图所示，则该凸透镜的焦距是A10厘米 B20厘米C30厘米 D50
5、厘米4要使冰块能会聚太阳光取火，冰块必须磨成A冰凸透镜 B冰凹透镜C冰砖 D冰三棱镜5如图所示为研究凸透镜和凹透镜对光作用的实验，其中说法错误的是A为了便于观察，实验时，一般选择让平行于主光轴的光射向凸透镜和凹透镜B实验时，需要观察光通过透镜后的偏折方向，与进入透镜的光线对比，从而得出结论C实验表明，凸透镜对光有发散作用，凹透镜对光有会聚作用D凸透镜又叫会聚透镜，凹透镜又叫发散透镜6两束光线通过凸透镜后A一定相交于一点 B一定会聚于焦点C一定靠拢但不一定相交 D一定发散7要想利用焦距为f的凸透镜使小灯泡发出的光变成平行光，可以把小灯泡放在主光轴上的AM、Q点 BO点CM、N 两点 DN、P两点
6、8三只激光笔发出三束光线射向凸透镜，在A点交汇的两条光线经透镜在右侧B点交汇，关于此光路涉及的内容，下列说法正确的是A透镜右侧的F点是像点，B点也是像点B因为B点是像点，所以B点会有能量的聚集，F点不是像点因此F点不会有能量的聚集C所有经过A点的光经凸透镜后都会交于B点D此光路并没有体现出凸透镜对光线的会聚作用9有关人士研究发现：在烈日下洗车，水滴会使车漆的最上层产生局部高温现象，时间长了车漆便会失去光泽，这是因为水滴相当于_，能使光线_（选填“会聚”或“发散”）。10在探究“凸透镜成像规律”的实验中，如图所示，让平行光正对着凸透镜照射，左右移动光屏，直到光屏上出现一个最小最亮的光斑，测得凸透
7、镜的焦距f=_cm。11如图中，M是透镜，两条平行光轴的光线射向透镜，经透镜折射后，光线方向如图a和b，那么a图中透镜是_，b图中透镜是_。来源:学科网ZXXK12如图所示，透镜的焦点F与杯中水面的中心点重合，O点为凸透镜的光心。一束平行于凸透镜主光轴的光线，经凸透镜折射后射入盛水的杯中，在杯底形成光斑。画出这束光线的光路图。13如图所示是让凸透镜正对着太阳光确定它的焦点的情景，请在右图上画出确定焦点的光路图。来源:Z|xx|k.Com14如图所示，盛水的容器中有一个气泡，则其对水平射入其中的光线有何作用A会聚作用 B发散作用C既不会聚也不发散 D无法判断15如图所示，某同学将凸透镜正对太阳光
8、，将一张白纸在透镜的另一侧逐渐远离透镜的过程中，看到的现象是A白纸上有缩小的光斑，且光斑的大小不变B白纸上有光斑，且一直变大C白纸上有光斑，且先变大再变小D白纸上有光斑，且先变小再变大16下列关于凸透镜的说法中正确的是A所有的凸透镜都只有右侧一个焦点B一个凸透镜的焦距是随时变化的C过光心的直线都叫主光轴D凸透镜的焦距越小，对光的会聚能力越强17写出两种区分凸透镜和凹透镜的方法：方法1：_。方法2：_。18在学习凸透镜时，小可利用平行光源照射凸透镜后交于A点（如图所示），说明凸透镜对光有_作用。小可认为A点就是该凸透镜的焦点，请对他的观点作出评判：_。19如图所示，请画出由烛焰S点发出的光经过凸
9、透镜折射后的两条折射光线，并确定发光点S的像点S的位置。20如图所示，一条光线经平面镜反射后，过凸透镜的焦点F射向凸透镜。请在图中画出射向平面镜的入射光线和经凸透镜后的折射光线；21为了粗测出凸透镜的焦距，小强拿一张白纸和一把刻度尺，利用太阳光作光源进行了实验。请将以下实验步骤的每一步叙述补充完整。（1）拿一个凸透镜_着太阳光；（2）再把一张纸放在它的另一侧，改变透镜与_的距离，直到纸上的光斑变得最_最_；（3）最后测量这个光斑到_的距离，即为凸透镜的焦距。22（2018常州）透镜左侧有一点光源S发出两条光线，经透镜折射后在右侧的出射光线如图所示，请在图中通过光路作图标出点光源S的位置。来源:
10、Zxxk.Com来源:学&科&网23（2018连云港）按照题目要求作图或作答：如图所示，请画出这束光线经过凹透镜后的折射光线。24（2018凉山州）如图所示，两透镜的主光轴在同一直线上，且两透镜的焦点正好重合，根据光路图，在方框内填上适当透镜的符号。25（2018达州）如图所示，可以利用不同的光学元件来改变入射光线的传播方向，请在图中分别画出三种合适的光学元件。（只要求画出光学元件大致位置的示意图，但须与光学规律相符）3A【解析】焦点到凸透镜的距离为10 cm，所以凸透镜的焦距为10 cm，故选A。4A【解析】要使冰块能会聚太阳光取火，必须让其冰块能使光线会聚，而凸透镜对光线有会聚作用，故选A
11、。6C【解析】题目中对这束入射光没有说明其特点，所以入射光不能确定：若入射光线过凸透镜的焦点，则折射光线是平行光；若入射光线是平行光或是会聚的光线，经过凸透镜折射后，一定会形成会聚光束；若是发散程度较小的入射光线经过凸透镜折射后也有可能形成会聚光束；若入射光线是发散程度很大的入射光线，经过凸透镜会聚后，其折射光线有可能仍是发散光束。由于入射光线的情况不确定，所以经过凸透镜折射后的折射光线的情况也不能确定，以上几种情况都有可能。但由于凸透镜对光线有会聚作用，所以经过凸透镜会聚后的折射光束一定会比原来的入射光束要会聚一些。故选C。7D【解析】凸透镜对光线有会聚作用，根据焦点的定义可知，一束平行于主
12、光轴的光线经凸透镜折射后会聚在凸透镜的焦点上；根据折射时光路是可逆的，所以将小灯泡放在凸透镜的焦点上，在另一侧可以得到一束平行光线；如图可以把小灯泡放在主光轴上的N点或P点，即焦点处。故选D。学科网8C【解析】A、在A点交汇的两条光线经透镜在右侧B点交汇，所以B点是像点；根据平行于主光轴的光线经凸透镜折射后相交于焦点可知，F点是凸透镜的焦点，不是像点，故A错误；B、因为B点是像点，所以B点会有能量的聚集；F点虽然不是像点，但平行于主光轴的光线、经过主光轴的光线经凸透镜折射后在F点交汇，所以也有能量的聚集，故B错误；C、因为B点是像点，所以，所有经过A点的光经凸透镜后都会交于B点，这样B点才是A
13、点的像，故C正确；D、由图可知，平行于主光轴的光线经凸透镜折射后向主光轴靠拢，所以此光路体现出了凸透镜对光线的会聚作用，故D错误。故选C。9凸透镜 会聚【解析】在阳光下的水滴相当于一个小的凸透镜，把太阳光进行了会聚，同时也会聚了太阳光的能量，使得局部高温，从而伤害汽车的外表。1015.0【解析】平行光线经凸透镜折射后会聚到一点，光屏上得到的最小、最亮的光斑，即是凸透镜的焦点，所以凸透镜的焦距：f=35.0 cm20.0 cm=15.0 cm。11凸透镜 凹透镜【解析】图a中，平行光经透镜后变得会聚，且在主光轴相交，因此该透镜对光线起会聚作用，为凸透镜；图b中，平行光经透镜后折射光线比起入射光线
14、更加远离主光轴，变得发散，所以这个透镜对光线有发散作用，为凹透镜。12【解析】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，经过焦点，据此画出经过凸透镜的折射光线，如图；光线由空气中斜射入水中时，折射角小于入射角，图中法线与凸透镜的主光轴重合，所以画出水面下的折射光线向法线靠拢，如图：13【解析】凸透镜正对着太阳光，太阳光可以认为是平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后折射光线通过焦点，如图所示：14B【解析】光从水斜射入空气中时，折射角大于入射角，所以会发散。如图，故选B。16D【解析】A、所有的凸透镜的左右两侧都有两个焦点，故A错误；B、同一个凸透镜的焦距是不变的，故B错误；C、透镜所在两个球面球心的连线
15、叫做主光轴，故C错误；D、对于凸透镜，其焦距越短，会聚能力就越强，焦距越长，会聚能力越弱，故D正确；故选D。17方法1：通过触摸判断，中间薄、边缘厚的透镜为凹透镜，中间厚，边缘薄的透镜为凸透镜 方法2：透镜正对着太阳光（平行光源）移动，另一侧的光屏上能得到最小、最亮光斑的是凸透镜，出现一个暗圈的是凹透镜18会聚 A点不是该凸透镜的焦点，只有平行于主光轴的光线经过凸透镜折射后才会聚到焦点上【解析】由图可知，平行光线经过凸透镜后会聚到某一点，这说明凸透镜对光有会聚作用；由于平行于主光轴的光线经过凸透镜后会汇聚到焦点上，而图中平行光线明显不平行于主光轴；所以可判定A点不是焦点。19【解析】过光心的光
16、线经凸透镜折射后传播方向不改变；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点。两条折射光线的反向延长线的交点即为发光点S的像点S，如图所示：20【解析】过平面镜的反射点垂直镜面作出法线，因为反射光线与镜面的夹角为30，则反射角为：9030=60，则入射角也为60，据此在法线右侧作出入射光线，如图；过焦点的光线经凸透镜折射后，折射光线平行于主光轴射出，据此画出折射光线，如图：21（1）正对 （2）纸 小 亮 （3）凸透镜（3）根据焦距的定义可知，测出焦点到凸透镜的距离，便为凸透镜的焦距。22【解析】平行于主光轴的光线经凸透镜折射后经过另一侧的焦点，过光心的光线传播方向不变，两条入射光线的交点即为点光源S的位置。光路图如下：23【解析】入射光线平行于主光轴，所以该光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点。连接入射光线一侧的焦点和折射点，并延长两点的连线，标出光线的方向。如图所示：24【解析】由图知，通过第一个透镜的光线比入射光线更加远离主光轴，且平行于主光轴射出，所以该透镜对光线有发散作用，因此填凹透镜。通过第二个透镜的光线比入射光线向主光轴靠拢，且在主光轴上相交，所以该透镜对光线有会聚作用，因此填凸透镜。如图所示：学科*网25