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1、第4讲 光的折射 透镜4.1 学习提要4.1.1 光的折射1. 光的折射现象光从一种物质进入另一种物质时，它的传播方向通常会改变，这种现象叫做光的折射。2. 光的折射规律如图4-1所示，光线AO从空气斜射人水中，传播方向发生改变，折射光线是OB。光折射时，折射光线、入射光线、法线在同一面内；折射光线和入射光线分别位于法线两侧。当光从空气斜射入水（或其他透明介质）中时，折射光线向法线靠拢，折射角小于入射角。入射角增大时，折射角增大。光垂直射到水（或其他透明介质）的表面时，光的传播方向不变。 图4-1当光从水（或其他透明介质）斜射入空气中时，折射光线将偏离法线，折射角大于入射角。如图4-2（a）和
2、(b)所示，当光以相同的人射角分别从空气斜射人水或玻璃中时，在玻璃 中的折射光线向法线偏折更明显，说明玻璃对光的折射本领比水强。实验表明，不同介质对光的折射本领不同。 图4-24.1.2 透镜1. 三棱键三棱镜是一个截面为三角形的透明棱柱体。如图4-3所示，由空气射人三棱镜内的光线，通过棱镜后出射光线向棱镜的底面偏折。 图4-3 图4-42. 凸透镜（1）中间比边缘厚的透镜叫做凸透镜。通常透镜的两个表面都是球面，或者一面是球面，面是平面。通过透镜球面的球心C1、C2的直线叫做透镜的主光轴，透镜的中心O点叫做透镜的光心。（2）凸透镜对光线有会聚作用，如图4-4所示，凸透镜的焦点为实焦点。（3）经
3、过凸透镜有三条特殊光线，如图4-5所示： （a）平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点。 （b）过焦点的光线绘凸透镜折射后折射光线平行于主光轴。 （b）通过凸透镜光心的光线方向不改变。 图4-53. 凹透镜（1）中间比边缘薄的透镜叫做凹透镜。（2）凹透镜对光线有发散作用，如图4-6所示，凹透镜的焦点为虚焦点。（3）经过凹透镜有三条特殊光线，如图4-7所示：（a）平行于主光轴的光线经凹透镜折射后它的反向延长线过焦点。 图4-6（b）延长线过焦点的光线经凹透镜折射后折射光线平行于主光轴。（c）通过凹透镜光心的光线方向不改变。 图4-74.1.3 凸透镜成像1. 物距、像距和焦距物体到透镜中心的距离
4、叫物距，用表示；像到透镜中心的距离叫像距，用表示；焦距用表示。 2. 研究凸透镜成像规律实验（1）实验目的：研究凸透镜成像规律。（2）实验器材：凸透镜、蜡烛、光屏、光具座、火柴。（3）实验步骤 测出凸透镜的焦距，用符号表示，并记录下凸透镜的焦距。 在光具座上从左向右依次放入蜡烛、凸透镜和光屏。调整凸透镜和光屏的高度，使它们的中心跟烛焰的中心大致在同一高度上。如图4-8所示。图4-8 移动凸透镜，使它与蜡烛的距离（即物距），手移动光屏，眼睛看屏上的像，直到出现清晰的烛焰的像为止，将像的正倒、大小、虚实以及像的位置填入表4-1中。 移动凸透镜，使，重复第步。 再移动凸透镜，使倒立、缩小、实像照相机
5、=倒立、等大、实像正立、放大、实像投影仪=时，在凸透镜另一侧处，成一个倒立缩小的实像。（2）当=时，在凸透镜另一侧=处，成一个倒立等大的实像。（3）当处，成一个倒立放大的实像。（4）当=时，不能成像。（5）当时，在凸透镜另一侧处成一个倒立缩小的实像。人眼、照相机的成像就属于这种情况。 使用照相机时，调节镜头和感光底片之间的距离，也就是调节像距，使一定距离处的物体在底片上成倒立、缩小的实像。眼睛工作时，像距(视网膜与晶状体距离)不变，通过调节晶状体的平、凸程度（即改变焦距）,在视网膜上成倒立、缩小的实像。2. 投影仪当时凸透镜另一侧大于处成一个倒立放大的实像。投影仪、幻灯机、电影放映机的成像都属
6、于这种情况。3.放大镜当2f，即：f11cm；当u=18cm时成倒立放大实像，可知f18cm2f，可得9cmf8cm。归纳上述三种情况，可知该透镜焦距范围满足9cmf11cm。【答案】 C【反思】 利用凸透镜成像规律和不等式知识判断凸透镜的焦距范围，这类题目要求首先要熟悉凸透镜成像规律，然后根据题目的要求列不等式，并求解不等式。例9 在离焦距为20cm的凸透镜正前方100cm处，一物体以10m/s的速度向凸透镜靠拢，运动7s时，物体所成的像为怎样的像？【点拨】 计算7s以后物体在什么位置，然后根据凸透镜成像规律判断。【解析】 凸透镜成放大或缩小的实像还是成虚像，由物距与焦距的关系决定，物体以1
7、0cm/s的速度运动7s的路程是70cm，这时物体到凸透镜的距离为30cm。因为凸透镜的焦距为20cm，则物体在一倍焦距和两倍焦距之间，由此关系即可判断物体所成的像是倒立放大的实像。【答案】 倒立放大的实像【反思】 解答本题时，首先要正确计算物体的位置，是否理解凸透镜成像规律是解答本题的关键。4.3.6 光的三原色例10 用放大镜看正在工作的彩色电视机，可以看到 三色。图4-16为色光三原色的示意图，图中区域1应标 色，区域2应标 色。 【点拨】 在各种不同色光中，红、绿、蓝叫三原色光。 图4-16【解析】 红、绿、蓝光合在一起就成了白光。【答案】 红、绿、蓝；绿；白4.4强化训练A卷1、 图
8、4-17是光射到两种透明介质的界面时发生反射和折射时的光路示意图。其中；_是界面，_是法线，_是入射光线，_是反射光线，入射角大小是_，折射角大小是_，折射角大小是_。图4-182、 古诗词中有许多描述光学现象的诗句，例如：“潭清疑水浅”说的就是光的_现象，“池水映明月”说的就是光的_现象。3、 在空碗里放一枚硬币，当碗内盛满水时，看上去碗底的硬币深度要比实际深度_些(选填“深”或“浅”)，这是由于光的_缘故。4、 如图4-19所示为常见的透镜，其中属于凸透镜的是_，属于凹透镜的是_（均选填字母）。 图4-19 图4-205、 如图4-20所示，把一只玻璃球分成A、B、C、D、E五块，其截面如
9、图，则其中对光起会聚作用的是_，对光起发散作用的是_。6、 在图4-21中，凸透镜焦距为10 cm,光屏上正好能得到一个清晰的像，则物体（点燃的蜡烛）在_cm处，与物体（点燃的蜡烛）相比，像是_的（选填“等大”、“缩小”或“放大”）。若保持凸透镜、光屏位置不变，为了使光屏上成一个放大的像，则应换一块焦距_10cm的凸透镜（选填“大于”、“等于”或“小于”）。图4-217、 为了防止森林火灾，在森林里不允许随地丢弃透明的饮料瓶,这是由于雨水进人饮料瓶后对光的作用相当于一个_镜,它对太阳光有_作用，可能会导致森林火灾。8、 下列现象中，属于光的折射现象的是（ ）A、 小孔成像B、教室里的黑板反光C
10、、在太阳光照射下，地面上出现大树的影子D、斜插入水中的筷子从水面上看，水下部分向上面弯折了9、 潜在水中的人从水中观看岸上的路灯，他看到的灯跟灯的实际位置相比较要（ ）A、 高一些B、低一些C、不变D、条件不足，无法判断10、 一根直木杆，一般斜插在水中，游泳的人从水中观看这根木杆，如图4-22所示，正确的应是（ ）ABCD图4-2211、 如图4 - 23所示,OA是光从水中射人空气的一条反射光线，若AO与水面夹角为60，关于入射角、折射光线与法线的夹角的说法正确的是（）图4-23A、 =60，60 C、=30，3012、 如图4 - 24所示是光线通过透镜的光路图，其中正确的是（） A B
11、 C D图4-2413、 当物体从距凸透镜1. 5倍焦距处,沿主光轴移向3倍焦距处的过程中,物体在光屏上所成的像将（ ）A、 逐渐变大 B、逐渐变小C、先增大后减小 D、先减小后增大14、 放映幻灯时，要使银幕上所成的像变小一些，应采取的措施是（）A、 减小银幕与镜头的距离，同时增大幻灯片与镜头的距离B、 增大银幕与镜头的距离，同时减小幻灯片与镜头的距离C、 将银幕与镜头的距离和幻灯片与镜头的距离同时增大D、将银幕与镜头的距离和幻灯片与镜头的距离同时减小15、 在“探究凸透镜成像规律”的实验中，物体经凸透镜所成的像不可能是（）A、正立放大的虚像 B、正立缩小的虚像C、倒立缩小的实像 D、倒立放
12、大的实像16、 用同一凸透镜在光具座上分别探究甲、乙两物体的成像情况。实验时甲、乙两物体直立于 光具座上，且甲物体比乙物体长些，它们经凸透镜成像后,下列说法中正确的是（ ）A、 若它们都成放大的实像，则甲的像一定比乙的像长B、 若它们都成等大的实像，则甲的像一定比乙的像短C、 若它们都成缩小的实像，则甲的像一定比乙的像长D、 不论成放大还是缩小的实像，甲的像都有可能比乙的像短17、 如图4-25所示，根据凸透镜和凹透镜的性质，完成光路图。（a） （b）（c）图4-2518、 如图4 - 26所示，根据图中画出的光线通过透镜前后的传播方向，请在图中的方框内填人 适当的透镜种类的符号。 （a） （
13、b） （c）图4-2619、 在图4-27中，完成光路图。图4-2720、 请在图4-28中用作图法画出物体的像。图4-28B卷1、 我国古代对凸透镜的聚焦作用早有认识。据晋代张华的博物志记载：“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则得火。”用冰取火，似乎不可思议，但这绝非讹传，如图4-29所示。这是利用了凸透镜对光线的_作用。2、 如图4-30所示，把一张透明塑料纸铺在桌面上，用筷子在塑料纸上滴一水珠（直径约5mm）双手拿着塑料纸，透过水珠看报纸上的字是_（选填“放大”或“缩小”）了的_像（选填“实”或“虚”）。 图4-29 图4-30 图4-313、 用镜头焦距一定的照相机给某人拍好全身像后，
14、想再拍一张半身像，照相机与被照人的距离应_一些，镜头与底片的距离应_一些。（选填“增大”或“减小”）4、 平面镜和凸透镜相距为4且镜面和凸透镜主轴垂直，如图4-31所示，如有一束平行主轴的光线射向透镜，经平面镜反射后会聚在两镜中点M，则这个凸透镜的焦距为_。5、 如图4 - 32(a)所示，甲、乙、丙、丁是镜头焦距不同的四架相机，它们所用的底片规格相同， 分别用它们在同一地点拍摄同一景物。我们可以判定，在图4-32(b)中，照片：_是 用照相机甲拍摄的，照片_是用照相机甲拍摄的，照片_是用乙拍摄的，照片_是用丙拍摄的，照片_是用丁拍摄的。（选填“A”、“B”、“C”、“D”）。 甲 乙 丙 丁
15、 图32（a）焦距不同的四种照相机 A B C D图32（b）6、 图4-33中画出了光线射到空气与水的界面处发生折射和反射的四幅光路图，其中正确的是（ ） A B C D图4-337、 如图4-34所示，一束光线斜射人容器中，在P处形成一光斑，在向容器里逐渐加满水的过程中，光斑将（ ）A、 向左移动后静止B、向右移动后静止C、先向左移动再向右移动D、仍在原来位置8、 如图4-35所示，F为凸透镜的两个焦点，A，B，为物体AB 的像，则物体AB 在（ ）A、 图中区域，箭头水平向右 B、图中区域，见图水平向右C、图中区域，箭头方向向左斜上方 D、图中区域，箭头方向向右斜上方 图4-34 图4-
16、359、 同学们在学习光现象过程中有许多说法，我们从中选出四种：光年是一个非常大的时间单位；“坐井观天，所见甚小”隐含了光的直线传播原理；平静湖面上的“倒影”， 明平面镜成“与物等大正立的像”的规律不成立；透过书桌上的玻璃板看玻璃板下面的字，看到的是字的虚像。对这些说法的判断，都正确的是（ ）A、都正确B、正确，错误C、正确，错误D、正确，错误10、 两个完全相同的凸透镜L1、L2如图4-36放置，其中AO1=O1B=BO2，过A点的一条光线经L1，折射后按如图方向到达L2，则关于该光线在经L2 折射后的去向，以下判断正确的是（ ）A、 过L2的二倍焦距点B、 过L2的焦点C、 平行于L2的主
17、光轴D、 过L2的二倍焦距以外的点图4-3611、 物体在凸透镜前20 cm的地方，所成的傷是倒立、放大的实像。若将物体放在这个凸透镜前10 cm处，所成的像是（ ）A、 倒立放大的实像 B、正立放大的虚像 C、倒立缩小的实像 D、倒立等大的实像12、 烛焰通过凸透镜恰好在光屏上得到一个倒立放大的像，若保持凸透镜位置不变，把烛焰和光屏的位置对调一下，则（ ）A、 光屏上仍能得到一个倒立放大的像B、 光屏上得到一个倒立缩小的像C、 透过透镜可观察到一个正立放大的像D、 光屏上没有像，需调节光屏位置才能成像13、 物体放在凸透镜前，到凸透镜的距离是46 cm，此时光屏上得到的是放大的像，则所用凸透
18、镜的焦距可能是（ ）A、4cmB、8cmC、10cmD、18cm14、 某同学需要用一块焦距为510 cm的凸透镜。他利用光具座并选用a、b、c三块凸透镜做实验 ，他保持物体与凸透镜的距离为10cm，更换透镜，调节光屏，结果光线通过a镜成一个倒立缩小的像，光线通过b镜成一个倒立放大的像，通过c镜可以看到正立放大的虚像，则应该选用（ ）A、 a镜 B、b镜C、c镜 D三者都可以15、 在图4- 37中，P、Q为某凸透镜主光轴OA上的两点。若物体放在P点可得到一个放大的实像，放在Q点可得到一个缩小的实像，则下列判断中正确的是（ ）A、 凸透镜可在P点左侧，也可在P、Q之间B、 凸透镜可在P点右侧，
19、也可在P、Q之间C、 凸透镜必须在P、Q之间D、 凸透镜一定不在在P、Q之间图4-3716、 如图4-38所示，请用作图法求出入射光线AB经透镜后的折射光线BC。图4-3817、如图4 - 39所示，A为发光点，A，是4通过凸透镜所成的像，MN是主光轴。利用作图法找出透镜的位置和焦点位置。图4-39 图4-4018、 如图4-40所示，S为点光源,S为S的像点,MN为透镜主轴，用作图的方法确定透镜的 种类、位置和透镜的两个焦点。19、 如图4 - 41所示，点光源S正对圆孔，与圆孔相距为a，透过圆孔的光在后面的大屏上得到一个圆斑。若在孔上嵌一凸透镜，则光屏上立刻出现一个清晰的亮点，则该透镜的焦
20、距、圆孔与光屏之间的距离分别是多少？图4-4120、 如图4 - 42所示，在光具座上自左向右依次竖直放置一个凹透镜、凸透镜和平面镜，两个透镜的主光轴重合，凸透镜的焦距为f，此时两个透镜之间的距离为L。在凹透镜的左侧有一水平平行光束通过两个透镜后人村到平面镜上，经平面镜反射后，反射光恰能沿原来的光路返回，据此可判断凸透镜的焦距为多少？图4-4221、 某小组同学在“探究凸透镜成像的规窜”实验过程中发现：有时光屏上不能成像；有时能在光屏上成缩小的像；有时能在光屏上成放大的像；有时能在光屏上成等大的像。为了研究产生这些现象的条件和规律，该组同学继续进行实验，并将每次实验中的相关数据及现象记录在表4
21、-4和表4-5中。实验序号物距(cm)像距(cm)像的大小16光屏上 不能成像21530 放大32020等大43015缩小实验序号物距(cm)像距(cm)像的大小57光屏上不能成像61560放大72424等大83020缩小表4-4 （凸透镜的焦距为f = 10cm） 表4-5（凸透镜的焦距为f = 12cm）（1） 分别比较实验序号1或5中的物距u与各自凸透镜焦距f的大小关系及成像情况，可得出的初步结论是_。（2） 继续分析表中的数据，并把表中的物距u与像距v分别与各自凸透镜的一倍焦距f和二倍焦距2f，进行比较，发现当_时，在光屏上成放大的像；当_时，在光屏上成等大的像；当_时，在光屏上成缩小
22、的像。（3） 分析比较实验序号2与3与4(或6与7与8)数据中的物距u、像距v以及像的大小变化关系，可得出的初步结论是_。作业参考答案与解析A卷1、 【答案】CG，AE，FO，OD，60，302、 【答案】折射，反射3、 【答案】浅，折射4、 【答案】BD，AC5、 【答案】BCDE，A6、 【答案】20，等大，小于7、 【答案】凸透镜，会聚8、 【答案】D9、 【答案】A10、 【答案】B11、 【答案】D12、 【答案】A13、 【答案】B14、 【答案】A15、 【答案】B16、 【答案】D17、 【答案】略18、 【答案】略19、 【答案】略20、 【答案】略B卷1、 【答案】会聚2、 【答案】放大，虚像3、 【答案】减小，增大4、 【答案】5、 【答案】D，B，A，C6、 【答案】A7、 【答案】A8、 【答案】D9、 【答案】D10、 【答案】A11、 【答案】B12、 【答案】B13、 【答案】C14、 【答案】B15、 【答案】A16、 【答案】略17、 【答案】略18、 【答案】略19、 【答案】，a20、 【答案】f-L21、 【答案】（1）当物距小于一倍焦距时，光屏上不能成像；（2）fu2f；（3）同一块凸透镜，当它成实像时，像距随着物距的增大而减小，像也变小