球面镜和透镜
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透镜及其应用中间厚、边缘薄的透镜叫做凸透镜.中间薄、边缘厚的透镜叫做凹透镜.透镜上通过球心的直线CC'叫做主光轴,简称主轴.心。
凸透镜对光有汇聚作用。
凹透镜对光有发散作用.光线透过透镜折射,折射光线传播光线通过透镜折射后,折射光线传播方向用凸透镜正对太阳,调整凸透镜到纸的距离,使纸上形成最小、最亮的光斑,那么这个光斑在凸透镜的焦点上关于两种透镜三条特殊的光线: 1、凸透镜三条特殊光线,A。
与主光轴平行的光线经透镜折射过焦点B。
过光心的光线传播方向不变;C、过焦点的光线经透镜折射后与主光轴平行.2、凹透镜三条特殊光线A与主光轴平行的光线经透镜折射后反向延长线过焦点;B、过光心的光线传播方向不变C、射向对侧焦点的光线经透镜折射后与主光轴平例题1。
下列说法正确的是( )A。
不论是凸透镜还是凹透镜,经过光心的光线方向不改变B.不论是凸透镜还是凹透镜,他们的光学性质都是由于光线透过时,在两侧表面发生了两次折射形成的C.凸透镜对光线有会聚作用,所以通过凸透镜的光线一定相交于一点D。
凹透镜对光线有发散作用,所以通过凹透镜的光线一定是发散开的例题2。
关于像,下列说法中正确的是()A.凸透镜成虚像时,因用光屏接收不到,所以人眼也看不到B.虚像都是由光的反射形成的,实像都是由光的折射形成的C.虚像总是放大的,实像有时是放大的有时是缩小的D。
2020届自主招生(强基计划)辅导练习(球面镜和透镜)班级姓名1.球面镜对实物成象的性质()A.凸球面镜成实象都是倒立放大的B.凸球面镜成虚象都是正立缩小的C.凹球面镜成实象都是倒立缩小的D.凹球面镜成虚象都是正立放大的【答案】BD2.物象共轭点相对于透镜的位置有一种规律()A.物、象点必在透镜的同侧B.物象点必在透镜的异侧C.物象分别在F,Fˊ的同侧D.物象点分别在F,Fˊ的异侧【答案】BD3.在焦距为f的透镜光轴上,物点从3f移到1.5f处,在移动的过程中,物象点之间的距离()A.先减小后增大B.先增大后减小C.由小到大D.由大到小【答案】A4.一双凹透镜折射率为n,置于折射率为n'的介质中,则下列说法正确的是()A.若n>n',透镜是发散的B.若n>n',透镜是会聚的C.若n'>n,透镜是发散的D.双凹薄透镜是发散的,与周围介质无关【答案】A5.半径为r的球面镜,置于折射率为n的介质中,该光学系统的焦距为()A.2r B.r/2 C.nr D.r/2n【答案】B6.一物体放在焦距为8cm的薄凸透镜前12cm处,现将另一焦距为6cm的薄凸透镜放在第一透镜右侧30cm 处,则最后象的性质为()A.一个倒立的实象B.一个放大的实象C.成象于无穷远处D.一个缩小的实象【答案】D7.凹面镜所成的实象是实物的5倍,将镜向物体移动靠近2cm,象仍是实象,并且是物体的7倍,则凹面镜的焦距为( )A.42cm B.40cm C.35cm D.30cm【答案】C8.一束本应会聚于B点的光束,在凹透镜的折射下却会聚于A点,如图所示,已知OA=15cm,OB=6cm,则透镜的焦距为( )A.f=-10cm;B.f=-8cm;C.f=-12cm;D.f=10cm。
【答案】A9.如图所示,凸透镜L的主轴与x轴重合,光心O就是坐标原点。
凸透镜的焦距为10 cm 。
有一平面镜M 放在y= -2cm ,x>0的位置,眼睛从平面镜反射的光中看到发光点S 的象位于A 处,A 的坐标见图。
人教版八年级物理“透镜及其应用”知识点详解a.照相机镜头b.望远镜c.投影仪d.眼镜图(1)透镜的应用图(4)凸透镜光路概念图(5)凹透镜光路概念1. 主光轴(主轴):过透镜两个球面球心的直线,用“CC/”表示,如图(3)所示。
2. 光心:通常情况下,光心位于透镜的几何中心,用“O ”表示,如图(3)所示。
☆光心是主光轴上的一个特殊点,其性质是通过光心的光线传播方向不改变。
3.焦点:平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜后会聚于主光轴上一点,这点叫焦点,用“F ”表示,如图(4)所示。
☆平行于凹透镜主光轴的光线经凹透镜发散后,其反向延长线会交于一点,这是凹透镜的焦点(虚焦点),如图(5)所示。
4.焦距:焦点到光心的距离(通常由于透镜较厚,焦点到透镜的距离约等于焦距)焦距用“f ”表示,图中就是“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。
5.物距:物体到光心的距离叫物距,用“u ”表示。
6.像距:像到光心的距离叫像距,用“v ”表示。
a.凸透镜三条特殊光线b.凹透镜三条特殊光线图(9)三条特殊光线a. u﹥2f b. f ﹤u ﹤2fc.0﹤u ﹤fd.u=2f图(10)凸透镜成像图(11)凹透镜成像诀:“物大焦,倒立实,物越大,像越小;物小焦,正立虚;物为焦,不成像”。
这里的“物”指物距,“像”指像距,“焦”指焦距。
☆注意:(1)实像是由实际光线会聚而成,在光屏上可呈现,可用眼睛直接看,所有光线必过像点;(2)虚像不能在光屏上呈现,但能用眼睛看,由光线的反向延长线会聚而成。
2.凹透镜成像规律:凹透镜始终成缩小、正立的虚像,如图(11)所示。
图(12)凹、凸透镜比较3.凸透镜与凹透镜比较图(12)对凹、凸透镜的辨别、特点、典型光路和应用作出了系统性总结。
☆大家还要记住:虚像,物、像同侧;实像,物、像异侧。
六、透镜应用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。
第三章 透镜及其应用 重难点突破I 、重难知识点例析【重点难点荐入】 1.知识结构2.知识要点(1)中间厚两边薄的透镜是凸透镜 (2)中间薄两边厚的透镜是凹透镜 (3)主光轴:通过透镜两个折射球面的球心(或者通过一个球面的球心并与另一球面相垂直)的直线,叫透镜的主光轴(或主轴).如图3—1所示.(4)光心:光线通过主光轴上某一特殊点而不改变方向,这个点叫透镜的光心.如图3—1所示.在透镜中心处.(5)凸透镜对光有会聚作用;凹透镜对光有发散作用.(6)平行于主光轴的光线,通过透镜折射后会聚于主光轴上的点叫焦点. (7)焦点到光心的距离叫焦距.(8)透镜的应用:照相机、投影仪、放大镜.(9)实际光线会聚而形成的像是实像;光线的反向延长线会聚成的像是虚像.实像能够呈在光屏上,虚像不能成在光屏上.(10)眼球的基本结构.(11)近视眼及其矫正;远视眼及其矫正.(12)透镜焦度(φ);透镜焦距的倒数叫做透镜的焦度. 即f1=φ(13)显微镜和望远镜的基本结构.3.考点(1)透镜的基本性质.(2)凸透镜的成像规律.(3)凸透成像规律的应用:眼睛和眼镜、显微镜和望远镜.【难点例析】[例1]图3—2中正确表示了光通过透镜的是( )A.甲图 B.乙图 C.丙图 D.丁图思路分析根据凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光有发散作用,对比观察入射前和出射后光的变化情况.光通过甲图中的凸透镜变得比原来会聚了,光通过乙图中的凹透镜变得比原来会聚了,光通过丙图中的凸透镜变得比原来发散了,光通过丁图中的凹透镜变得比原来会聚了.透镜对光的(明确会聚和发散的区别)“会聚”作用和“发散”作用并非只是针对平行于主轴的平行光而言,“会聚作用”应该理解为出射光比入射光会聚了一些;“发散作用”应该理解为出射光比入射光发散了一些,图3-3所示.答:A[例2]下列说法正确的是( )A.凡是透镜一定有两个焦点B.凹透镜没有焦点C.任何方向的光线经透镜折射后传播方向都会发生偏转D.以上说法都不正确思路分析一般的透镜若有两个球面,就意味着有两个焦点;但少数透镜只有一个球面,这就意味着这种透镜只有一个焦点.对于凸透镜应有两个实焦点(或一个实焦点),对于凹透镜应有两个虚焦点(或一个虚焦点).而且入射光线如果指向凸透镜或凹透镜,且通过光心,则不会发生折射现象,而是沿直线传播.因此选D正确. (注意凸透镜和凹透镜的焦点的性质) 答:D[例3]怎样利用太阳光测未知凸透镜的焦距呢?答:由于太阳离地球很远.所以射到地球表面的太阳光小范围内可以近似看成是平行光,根据焦点的定义,平行光通过凸透镜后会聚到焦点上.具体做法是在透镜下放一与镜平行的光屏,让透镜对准太阳光,前后移动透镜会在屏上看到一个光斑,测量光斑最小最亮时透镜边缘到屏面的距离,这个距离大约等于凸透镜的焦距.(此方法只能粗测焦距)[例4]根据图3—4(a)中入射光和出射光的情况在方框内填上一个适当的光学元件.思路分析 (注意这五种镜子的区别)我们知道的光学元件一般有平面镜、凸透镜、凹透镜、凸面镜、凹面镜五种,其中平面镜对光的作用是能够改变光的传播方向;凸透镜和凹面镜对光有会聚作用;凹透镜和凸面镜对光有发散作用.将各图中的出射光与入射光进行比较:甲图中,入射光是会聚光,出射光变为平行光而不是反射光;乙图中平行光入射,出射光是发散光,而不是反射光,注意到两条入射光线出射时上下位置颠倒了,只有平行光通过凸透镜且出射光过焦点后位置才会发生颠倒;丙图中,出射光与入射光都是平行光,只是光的传播方向发生了变化.答:如图3-4(b)[例5]完成图3-5中的光路图思路分析图中所给的四个透镜,(a)、(b)是凸透镜.(c)、(d)为凹透镜,并且(a)、(c)给出入射光线,要求画出折射光线.而(b)、(d)则给出折射光线,要求画出入射光线.根据光心、焦点的定义方法就能画出这些特殊光线.在画图中要注意光的传播方向. (利用基本概念完成作图) 答:如图3—6所示.[例6]利用两面凸透镜把二束平行光变成另二束平行光,同时使“上、下”的光线更换位置. (用画图的方法完成这个题目.)思路分析平行放置这两个透镜1L 和2L ,同时使1L 的右侧焦点与2L 的左侧焦点重合.按透镜的焦点性质就可以画出此图.答:如图3-7所示. (通过透镜性质明确作图方法)[例7]试说明凸透镜能成实像的条件?思路分析根据凸透镜的成像规律,物体位于凸透镜一侧的1倍焦距到2倍焦距之间时在透镜另一侧成放大、倒立的实像;物体位于凸透镜一侧的2倍焦距以外时在透镜另一侧成缩小、倒立的实像.本题只是说明成实像的条件,并不考虑成的是放大像或是缩小像,因此只抓住“成实像”. (注意大、小实像的条件)答:物体在凸透镜一侧1倍焦距以外.[例8]人用眼睛______________看到凸透镜中成的虚像;人用眼睛__________看到凸透镜中成的实像.思路分析 (在人眼视网膜所成的像是实像)人能看到像是因为有光线进入人眼.凸透镜成虚像时,物体发出的光线经凸透镜折射后进入人眼,这些光的反向延长线相交而成虚像,所以虚像人眼是能看到的;物体发出的光线经凸透镜折射后,会聚成实像,实像所发出的光进入人眼就能使人看到它,因此人眼当然能够看到实像.答:能能 (注意“虚像”和“实像”人眼都能看到)[例9]一个“上”字形的霓虹灯,通过凸透镜成像在光屏上,图3—8中四个像正确的是( )思路分析一般来说,凸透镜所成的实像总是倒立的,并且是上下颠倒,在实际问题中,由于凸透镜是一个圆形的,光除了能被透镜上、下偏折,同样也能使光在左、右偏折,即光通过凸透镜后总是向中心,玻璃厚的部分偏折,因此凸透镜所成的像不仅上、下颠倒,左、右也要颠倒,所以只有D图符合要求. (从一个平面分析成像情况)答:D[例10]一支蜡烛立在凸透镜前,调节光屏的位置,恰好在光屏上得到缩小的清晰的像.若保持透镜位置不动,把蜡烛和光屏对调一下位置,则( )A.在光屏上仍可呈现缩小的像B.隔着透镜可看到蜡烛的像C.在光屏上呈现放大的像D.在光屏上呈现与蜡烛等大的像思路分析 (根据光路可逆性进行分析)根据教材中的探究问题(实验),就应该知道,当物体在光屏上成缩小的实像时,此时物距大于二倍焦距,则所成的像应在一倍焦距和二倍焦距之间.若透镜位置不动,而把物体和光屏的位置对调,则原来的像距为现在的物距,原来的物距为现在的像距.根据上述分析蜡烛应在光屏上呈现放大的像,因此选C正确.答:C[例11]物体放在距凸透镜前30cm的位置上时,在另一侧的光屏上能够得到放大的倒立的像,透镜的焦距可能是( )A.7.5cm B.20cm C.30cm D.40cm思路分析物体通过透镜成放大倒立实像的条件是物体在透镜的焦点到2倍焦距之间,因此f<30cm<2f,由此可以算出30cm>f>15cm,在答案中找出满足条件的选项. (这点是分析本题的关键)答:B[例12]物体距凸透镜20cm时,可在光屏上得到一个缩小的实像,若把物体向透镜方向移8cm,又可在光屏上得到一个放大的实像,则透镜的焦距是( )A.20cm B.10cm C.9cm D.5cm思路分析可用u表示物距,v表示像距,f表示焦距根据题意,当u=20cm时,物体通过凸透镜在光屏上成倒立、缩小的实像.即物距必须满足u>2f,也就是f<10cm.错解A.当焦距为10cm时,物体在20cm处成等大实像,不符合题意.而当焦距为5cm,根据题意,物体又向透镜移动8cm,不可能成放大实像.因此只有焦距为9cm时,才刚好同时满足题意中的两个条件.因此选C正确.答:C (注意:物体移动时的分析方法)[例13]简述照相机是怎样进行工作的?思路分析与答照像机的标准镜头焦距大约50—75mm,而镜头伸缩的范围很小,在1cm左右,就是说,像距很短.因此,被摄物体一般都在距离镜头很远的地方,最近也在1m左右.这一距离也远远大于二倍焦距.当物体在很远很远的地方时(一般大于20m时),我们就称物距为无穷远,照像机的距离环上有“ ”的符号,就表示无穷远.这时,镜头距底片最近,等于镜头的焦距.有些同学很喜欢摄影,也经常进行摄影实践活动.通常把调距离叫调焦距,也称调焦.这里有个误会,实际上,不是在调焦距,而是在调整像距.因为照像机的镜头焦距是固定的不能调(除变焦镜头以外).当用照像机给一个同学照像时,人距镜头越近,照出像片中人越大.但是一定要调整镜头加大像距,即向前推出镜头.(加大像距是使像能够成在底片上)[例14]简述幻灯机、电影机是怎样工作的?思路分析与答幻灯机和电影机的原理一样,都是利用凸透镜成放大实像的原理.幻灯片、电影片与镜头的距离是物距,镜头到银幕的距离是像距.银幕距离镜头越远银幕上的图像越大,即像距越大,像越大.与此同时,应该使物距减小,即把镜头向幻灯片、电影片方向移动. (明确凸透镜和平面镜的综合应用)现在不少学校的教室里都配备有投影书写仪,又叫投影器,它和我们课本上介绍的幻灯机原理相同,只不过是在光路上增加了一个平面镜,改变了光路,使投影幻灯片平放在书写台面上而成一个直立的像.[例15]简述怎样合理应用放大镜.思路分析与答使用放大镜观察物体时,物体应放在凸透镜的焦点以内,由于放大镜利用了凸透镜成虚像的原理,因此,人们看到的是正立的像.实际上,使用放大镜观察物体时,物体离放大镜越远(但保证u<f)看到的像越大,像也越远. (物距变大,像距也变大)[例16]有一张照片,发现其景物模糊不清,而且整个画面偏黑,其形成的原因是在拍照时,没有调节好( )A.调焦环 B.快门 C.光圈 D.以上说法都正确思路分析根据上述照相机的工作情况知道,用照相机拍照时,景物若模糊不清,说明像距没有调好.因此应该使用调焦环.同时整个画面偏黑,说明曝光过度,应调整快门时间和光圈的大小.因此本题应选D正确.答:D (注意:光圈、快门和调焦环的区别)[例17]下面说法正确的是( )A.近视眼应用凸透镜矫正B.近视眼应用凹透镜矫正C.远视眼产生的原因是晶状体太厚D.远视眼产生的原因与近视眼产生的原因一样,是玻璃体变混浊思路分析人眼中相当于凸透镜的主要结构有晶状体和角膜,它把来自物体的光会聚在视网膜上,形成物体的像通过其他组织就可以使人看见物体了.近视眼产生的原因是晶状体太厚,折光能力太强.使光会聚在视网膜前.所以在眼睛前要放一个凹透镜进行矫正.因此B正确.答:B (会根据人眼结构进行物理现象的分析)[例18]关于人眼所“见”,下列说法正确的是( )A.透过窗户玻璃看到的像都是实像B.通过近视眼镜看到的可能是虚像C.通过近视眼镜看到的一定是虚像D.人眼通过透明介质看到的像一定是实物的虚像思路分析根据光的折射规律,窗户玻璃对光线有折射作用,能使其形成的虚像平移.近视眼镜是用凹透镜制成的,它是发散透镜,通过图3—9可以说明总是成正立、缩小的虚像.而人的眼睛中的晶状体相当于凸透镜,它能使折射光线落在视网膜上形成实像.答:CII、综合能力提升测试一、理解与应用1.透镜是利用光的___________现象制成的,凸透镜对光有___________作用,凹透镜对光线有______________作用。
一、透镜1.凸透镜和凹透镜凸透镜:中间厚边缘薄的透镜(远视眼镜、老花镜)凹透镜:中间薄边缘厚的透镜(近视镜)一般透镜的两个表面中至少有一个表面是球面的一部分。
如果透镜的厚度远小于球面的半径,这种透镜就叫做薄透镜。
我们只研究薄透镜。
2.基本概念:主光轴:组成透镜的两个球面的球心连线。
光心:在主光轴上有一个特殊的点,通过它的光线传播方向不变。
可以认为薄透镜的光心就在透镜的中心。
3.透镜对光的作用①凸透镜对光线起会聚作用,因此凸透镜也叫会聚透镜。
焦点:平行于主光轴的光线通过凸透镜后会聚于主光轴上的一点,这个点叫做凸透镜的焦点(F)。
凸透镜有2个实焦点。
焦距:焦点到凸透镜光心的距离叫做焦距( f )。
两边的焦距相等。
凸透镜的焦距越小,透镜对光的会聚作用越强。
②凹透镜对光线起发散作用,因此凹透镜也叫发散透镜。
虚焦点:平行于主光轴的光线通过凹透镜后发散,发散光线的反向延长线相交于主光轴上,它不是实际光线的会聚点,叫虚焦点(F)。
凹透镜有2个虚焦点。
4. 光学中“会聚”和“发散”的含义。
折射后的光线相对于原来的方向靠近了主光轴,叫“会聚”。
折射后的光线相对于原来的方向远离了主光轴,叫“发散”。
5. 三条特殊光线6. 三棱镜对光线的作用通过三棱镜的光线经三棱镜两次折射后向三棱镜底边偏折。
凸透镜和凹透镜都可看做是三棱镜的组合。
7. 如何测凸透镜的焦距平行光会聚法测焦距:将凸透镜正对着太阳光,在透镜的另一侧放张白纸,改变透镜和白纸间的距离,直到在白纸上找到一个最小最亮的光斑,用刻度尺量出光斑到透镜的距离即为焦距。
扩展:空心透镜二、凸透镜成像规律1. 实验器材:光具座、蜡烛、火柴、凸透镜、光屏2. 实验步骤:a.将凸透镜固定在光具座的中央,蜡烛和光屏在凸透镜的两侧,使烛焰、透镜、光屏的中心在同一高度(为了使像成在光屏中央)b.将蜡烛放在离凸透镜尽量远的位置,点燃蜡烛c.移动光屏,直到光屏上出现清晰的烛焰的像为止d.记录下蜡烛到凸透镜的距离、像到凸透镜的距离、像的大小和正倒e.将蜡烛向凸透镜移近一段距离,重复上述操作,直到不能在屏上得到烛焰的像f.继续把蜡烛向凸透镜靠近,试着用眼睛观察像在何处,像是怎样的?3. 凸透镜成像规律应用照相机测焦距投影仪(幻灯机)放大镜★记忆口诀实像异,虚像同。
第五章第1节透镜一、凸透镜和凹透镜1、透镜是利用光的折射原理制成的光学元件,由透明物质制成。
2、透镜的两个表面至少一个是球面的一部分。
3、透镜的光心与主光轴。
主光轴:透镜上通过两个球心的直线叫做主光轴。
光心(O):每个透镜上主光轴上都有一个特殊的点,凡是通过该点的光,其传播方向不改变,这个点叫做光心。
二、透镜对光的作用1、凸透镜对光的作用凸透镜对光有会聚作用,凸透镜又叫做会聚透镜。
2、凸透镜的焦点和焦距焦点(F):平行于主轴的平行光通过凸透镜后会聚于一点。
焦距(f):焦点到光心的距离。
小结:凸透镜有两个实焦点,两侧的两个焦距相等。
小结:凸透镜的焦距越小,透镜对光的会聚作用越强。
小结:光路可逆。
小结(特殊光线):焦点处发出的一束光透过凸透镜后可以形成平行光。
小结:凸透镜对所有光都起会聚作用,但会聚后的光线不一定相交。
3、凹透镜对光的作用凹透镜对光有发散作用,凹透镜又叫做发散透镜。
4、凹透镜的焦点和焦距平行于主光轴的光线通过凹透镜后发散,发散光线的反向延长线相交于主光轴上,它不是实际光线的会聚点,叫虚焦点(F)。
小结:凹透镜有两个虚焦点。
小结:光路可逆。
小结(特殊光线):延长线在焦点处的一束光透过凹透镜后可以形成平行光。
小结:凹透镜对所有光都起发散作用,但发散后的光线不一定都散开。
三、透镜的原理通过三棱镜的光线经三棱镜两次折射后向三棱镜底部偏折。
四、透镜的三条特殊光线1.通过光心的光线:传播方向不改变。
2.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。
3.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。
第2节生活中的透镜一、照相机1、主要构造(1)镜头:相当于凸透镜。
(2)胶片:相当于光屏。
(3)调节控制系统:①取景窗:观察所拍景物;②光圈环:控制进入镜头的光的多少;③快门:控制曝光时间。
④调焦环:调节镜头到胶片间的距离,即像距。
初中物理:光学内容梳理!反射折射、凸透镜成像等,都在这⾥。
⼀、光的直线传播1.光现象:包括光的直线传播、光的反射和光的折射。
2.光源:能够发光的物体叫做光源。
光源按形成原因分:可以分为⾃然光源和⼈造光源。
例如,⾃然光源有太阳、萤⽕⾍等,⼈造光源有如蜡烛、霓虹灯、⽩炽灯等。
⽉亮不是光源,⽉亮本⾝不发光,只是反射太阳的光。
3.光的直线传播:光在真空中或同⼀种均匀介质中是沿直线传播的,光的传播不需要介质。
⼤⽓层是不均匀的,当光从⼤⽓层外射到地⾯时,光线发了了弯折(海市蜃楼、早晨看到太阳时,太阳还在地平线以下、星星的闪烁等)光沿直线传播的现象:⼩孔成像、井底之蛙、影⼦、⽇⾷、⽉⾷、⼀叶障⽬。
光沿直线传播的应⽤:①激光准直:直队要向前看齐,打靶瞄准。
②影的形成:光在传播过程中,遇到不透明的物体,由于光是沿直线传播的,所以在不透光的物体后⾯,光照射不到,形成了⿊暗的部分就是影。
③⽇⾷⽉⾷的形成⽇⾷的成因:当⽉球运⾏到太阳和地球中间时,并且三球在⼀条直线上,太阳光沿直线传播过程中,被不透明的⽉球挡住,⽉球的⿊影落在地球上,就形成了⽇⾷.⽉⾷的成因:当地球运⾏到太阳和⽉球中间时,太阳光被不透明的地球挡住,地球的影落在⽉球上,就形成了⽉⾷.如图:在⽉球后1的位置可看到⽇全⾷,在2的位置看到⽇偏⾷,在3的位置看到⽇环⾷。
④⼩孔成像:⼩孔成像实验早在《墨经》中就有记载⼩孔成像成倒⽴的实像,其像的形状与孔的形状⽆关。
像可能放⼤,也可能缩⼩。
⽤⼀个带有⼩孔的板遮挡在屏幕与物之间,屏幕上就会形成物的倒像,我们把这样的现象叫⼩孔成像。
前后移动中间的板,像的⼤⼩也会随之发⽣变化。
这种现象反映了光沿直线传播的性质。
⼩孔成像原理:光在同⼀均匀介质中,不受引⼒作⽤⼲扰的情况下沿直线传播。
根据光的直线传播规律证明像长和物长之⽐等于像和物分别距⼩孔屏的距离之⽐。
4.光线:⽤⼀条带有箭头的直线表⽰光的径迹和⽅向的直线。
(光线是假想的,实际并不存在)光线是由⼀⼩束光抽象⽽建⽴的理想物理模型,建⽴理想物理模型是研究物理的常⽤⽅法之⼀。
第五章透镜及其应用凸透镜:对光具有会聚作用,所有又叫会聚透镜。
凹透镜:对光具有发散作用,所以又叫发散透镜。
2,焦点与焦距凸透镜能使跟主光轴平行的光会聚在主光轴上的一点,这个点叫做凸透镜的焦点,用F表示。
凸透镜的两侧各有一个焦点,焦点到光心的距离叫做焦距,两侧的焦距相等,用f表示。
凹透镜能使与主光轴平行的光通过它后变得发散,且这些发散的光线的反向延长线相交在主光轴上的一点,这一点叫做凹透镜的焦点,它是虚焦点,不是实际光线会聚的点。
3,透镜的三条特殊光线凸透镜的三条特殊光线。
平行主光轴,经过焦点或从焦点出发,经过光心。
凹透镜的三条特殊光线。
平行主光轴,斜射向凹透镜另一侧虚焦点,经过光心。
4,需要利通特殊光线作图根据射入光线和射出光线判断透镜的类型,透镜是利用光的折射,折射满足光路可逆这个条件。
二透镜的应用1,照相机基本构造及应用镜头:一般由一组透镜组成,相当于一个凸透镜。
胶片:相当于光屏,机壳相当于暗室,胶片上面涂有一层对光敏感的物质。
调焦环:可以调节镜头到胶片的距离,在胶片上生成清晰的像。
光圈环:可以控制从镜头射入光的多少,光圈上标的数字越小,光圈越大,进入镜头的光就越多。
快门:可以控制曝光的时间,数字表示时间的倒数。
原理:镜头相当于一个凸透镜,来自物体的光经过照相机镜头后会聚在胶片上,形成一个缩小的像。
三实像和虚像1,凸透镜的成实像的原理照相机和投影机所成的像,是光通过凸透镜会聚形成的,如果把感光胶片放在像的位置上,就能记录下所成的像,这种像叫做实像。
2,凸透镜成虚像的原理凸透镜成虚像时,通过凸透镜射出的光没有会聚,只是人眼逆着出射光的方向看去,感到光是从放置四,凸透镜成像规律1,物距:物到透镜光心的距离叫物距,用u表示。
,像距:像到透镜光心的距离叫像距,用v表示。
2,凸透镜的成像规律a,u>2f ,成倒立、缩小的实像,f<u<2f 烛焰从2倍焦距外向两倍焦距靠近时,物距的变化值大于相距的变化值,反之亦然;b,u=2f,成倒立、等大的实像,v=2fc, f<u<2f,成倒立、放大的实像,v>2f 烛焰从2倍焦距到1倍焦距是物距的变化值小于相距的变化值,反之亦然;d, u<f,成正立、放大的虚像,烛焰越靠近焦点,像越大;相距的变化值要大于物距的变化值;e,万能公式 1/u +1/v =1/f;问题点:1,如果找焦距?2,如何测焦距?3,如何画凸透镜和凹透镜的三条特殊光线?4,照相机,投影仪,放大镜的图像如何画?5,凸透镜成像实验时要求:a,实验器材蜡烛,凸透镜,光屏,刻度尺,光具座;b,凸透镜,烛焰,光屏三者的中心处于同一高度;c,三者处于同一高度的目的使烛焰成的实像在光屏的中央;d,光屏上没有像时的原因有一是三者不在同一高度;二是,烛焰处于焦点或者焦距以内;e,调整器材高度时,应点燃蜡烛后调整三者在同一高;f,凸透镜有成像的作用,投影仪的平面镜有改变光路的作用;凹面镜有会聚光线反射并成像的作用。
球面镜和透镜
1.一个点光源位于凸透镜的主光轴上。
当点光源位于A点处,它成像在B点。
而当它位于B点,它成像于C点(如图所示)。
已知AB=10cm,BC=20cm。
试求凸透镜的焦距。
A B
2.一支铅笔竖直地放置在水平面上,铅笔的正上方有一个点光源,在盛水的容器底部看见铅笔的影子。
如果放下铅笔,当它进入水中时暗斑点增大。
如果再将铅笔从水中抽出,发现在原暗斑处出现了亮斑点。
试解释这个光学现象。
3.线段AB作为物,平行于凸透镜的主光轴放置,线段AB的一半在焦距之内,另一半在焦距之外。
试作出线段AB成像的光路图。
4.如图表示出一条光线经过薄会聚透镜折射的光路图ABC和透镜的后焦点F。
试用圆规和直尺(有刻度),作出透镜所在的位置和它的主光轴。
(需证明)
A B
5.人通过焦距cm f 9=的会聚透镜来观察很远的目标,眼睛到透镜距离为cm u 36=。
在透镜后面(与人眼相反一侧)放块遮光板,为使遮光板挡住像的全部视线。
试估计遮光板的最小尺寸,遮光板应放置在何处?瞳孔的大小mm r 5.1≈。
6.利用会聚透镜得到两个点光源A 和B 的像。
光源A 位于主光轴上,离透镜二倍焦距;光源B 放在离光轴较近处,并使这两个点光源的连线与光轴成角︒=30ϕ(如图所示)。
问应当与光轴成多大角度放置一块平面屏,才能在屏上同时得到两个光源的清晰的像?
L
7.利用薄凸透镜得到三齿的实像(如图所示)。
三齿ABCEDG 的底边AC 位于主光轴上,AB=BC 。
AB 部分成像放大率61=β,而BC 部分成像放大率32=β。
试求BD 部分成像放大率BD β?
8.点光源S 到屏M 的距离为L ,焦距4/L f > 的会聚透镜与屏平行,位于光源和屏之间(如图所示),问透镜在什么位置,才能使屏上可见的光斑最小?
L
9.从远处光源发出的光包含红光和绿光,成平行光束垂直射在棱镜的直折射面上。
在棱镜后面放一个焦距为f的凸透镜,透镜的光轴与射向棱镜的方向一致。
发现在透镜的焦平面上光源的红光像与绿光像之间的距离为l。
求棱镜对红光与对绿光的折射率之差。
棱镜的折射角α很小,光线与透镜光轴的偏角很小。
10.点光源到会聚透镜的距离u=30cm,透镜的焦度D=5屈光度(焦距的倒数D=1/f)。
如果在透镜与光源之间放一块厚玻璃砖,它的厚度L=15cm,折射率n=1.57。
试问光源的像移动多少?
11.为了测量玻璃棱镜的折射率n ,采用如图所示装置。
棱镜放在会聚透镜的前面,AB 面垂直于透镜的光轴。
在透镜的焦平面上放一个屏,当散射光照在AC 面上时在屏上可以观察到两个区域:照亮区和非照亮区。
连接两区分界处(D 点)与透镜光心O 的线段OD 与透镜光轴O O '成角︒30。
试求棱镜的折射率n 。
棱镜的顶角︒=30α。
12.在不透光的箱内直立着一根蜡烛,箱的后壁是平面镜,前壁嵌有透镜(如图所示),箱长为L 。
在光具组中观察到蜡烛火焰的两个像并且像的大小相等。
试求透镜的焦距。
O 'D M
13.一根长度为10mm (刻度从0到10)的小标尺,放在薄凸透镜的焦平面内(如图所示)。
透镜长度为20mm ,其下半部分用不透明的板P 遮住。
在透镜的后焦平面上放置平面镜。
均匀照亮标尺。
问屏需要放在何处,才能在屏上见到标尺的像?像的大小如何?像的亮度是否均匀?
14.凸透镜后面距离L =4cm (大于焦距)处放置一块垂直于主光轴的平面镜,透镜前面垂直于主光轴放一页方格纸(如图所示)。
当这页纸相对透镜移动两个位置时(这两个位置相距l =9cm ),在纸上得到其方格的像。
试求凸透镜的焦距。
5
15.一个人打算利用焦距f=10cm的凸透镜和平面镜来观察自己的眼睛。
这时透镜到眼睛的距离为u=15cm。
为了使观察到的像位于明视距离d=25cm处,问平面镜应该放在透镜后面什么地方?
45角16.两块平面镜成直角,在角内放焦距为f的会聚透镜,其主光轴与每个平面镜成角 (如图所示)。
在主光轴上到透镜距离u=1.5f处有点光源S,透镜半径r=f。
试求成像于主光轴上的那个像的位置。
17.会聚透镜1L 使位于透镜光轴上的点光源S 成实像于点1S (如图所示)。
在光源S 和透镜1L 之间再放一个会聚透镜2L ,此透镜焦点2F 的位置是已知的。
试作出光源成像的新位置。
只讨论S 和2L 之间距离小于透镜2L 的焦距的情况。
18.点光源S 位于会聚透镜的光轴上。
在透镜后面放一个有直径cm d 11=孔的光阑,透镜光轴垂直于光阑平面并且过孔的中心。
在光阑后面距离cm l 10=处放一个屏M ,在屏上形成直径cm d 5.02=的光斑(如图所示)。
如果在光阑上插一块薄发散透镜,则在屏上是一个光点(如图)。
试求此发散透镜的焦距。
M
19.与光轴平行的两条光线射到半径cm R 5=的球面镜上。
求从面镜反射后的光线与光轴两个焦点之间的距离x ∆。
两条光线到光轴的距离分别是cm h 5.01=,cm h 32=。
20.一个光学系统由曲率半径m R 201=的凹面镜1L 和曲率半径m R 102=的凸面镜2L 组成,两球面镜相距m l 5=(如图所示)。
短光脉冲呈细光线,平行于光轴,并且离光轴距离
cm h 20=射在面镜1L 上。
本光学系统用于在时间上延迟光脉冲射出此系统。
试求这光线经
过多少时间,从位于凸面镜中心处直径cm d 2=的孔射出去?
21.利用同心球面镜组在屏上得到太阳的像(如图所示)。
为了用薄透镜得到太阳同样大小的像。
试问此透镜焦距应该为多少?两球面镜的曲率半径分别为cm R 121=和cm R 302=。
22.两个相同的凹面镜彼此相对放置,它们的主焦点重合。
点光源S 放在公共光轴上,到底一个面镜的距离为u 。
问光线经过两个凸面镜发射后所成的像在何处?
2L
23.由焦距为f 的会聚透镜与半径为R 的球面镜组成光具组。
球心位于透镜的光轴上,到透镜距离为l (如图所示)。
点光源S 位于透镜的光轴上,问S 到透镜的距离为多少,才能使光源S 的像与光源本身重合?
24.在薄会聚透镜后面某处放凹球面镜,一个物体在透镜前距离cm u 10=处放一个物体。
此光具组给物体成像,像的放大率1=k 。
移动面镜又可以得到放大率为1的像。
这时面镜的位移与面镜的曲率半径无关,在本情况下这段位移cm l 9=。
求透镜的焦距,若面镜总是位于透镜焦点的后面。
25.小会聚透镜紧靠在凹球面镜上,遮住面镜反射面的中央部分。
当物体位于面镜前同一位置的情况下,此光具组成两个实像:一个到面镜距离为cm v 501=;另一个到面镜距离为cm v 102=。
求透镜的焦距。