“透鏡及其應(yīng)用”知識(shí)點(diǎn)解讀
一、透鏡
1.哪些是透鏡：透鏡是用透明物質(zhì)制成的表面為球面一部份的光學(xué)器件，透鏡是依照光的折射規(guī)律制成的。
☆制作透鏡的材料常見的有：玻璃、水晶、樹脂等。透鏡的應(yīng)用如圖(1)所示。
a.照像機(jī)鏡頭b.望遠(yuǎn)鏡
c.投影儀d.墨鏡
圖（1）透鏡的應(yīng)用
2.透鏡與面鏡區(qū)別：面鏡借助光的反射現(xiàn)象成像，透鏡借助光的折射現(xiàn)象成像；透鏡成像依循光的折射定理，面鏡成像依循光的反射定理。
3.透鏡分類：（1）凸透鏡：中間厚、邊緣薄的透鏡。
☆如：近視鏡鏡架，照像機(jī)的鏡頭、投影儀的鏡頭、放大鏡等（如圖（2）a所示）。
（2）凹透鏡：中間薄、邊緣厚的透鏡。
☆如：遠(yuǎn)視鏡等（如圖（2）b所示）。
a.凸透鏡b.凹透鏡
圖(2)常見透鏡
二、光路的基本概念
圖（3）是透鏡光路示意圖。
a.凸透鏡光路基本概念
b.凹透鏡光路基本概念
圖（3）透鏡光路概念
1.主光軸（主軸）：過透鏡兩個(gè)球面球心的直線，用“CC/”表示,如圖（3）所示。
2.光心：一般情況下，光心坐落透鏡的幾何中心，用“O”表示，如圖（3）所示。
☆光心是主光軸上的一個(gè)特殊點(diǎn)，其性質(zhì)是通過光心的光線傳播方向不改變。
圖（4）凸透鏡光路概念
3.焦點(diǎn)：平行于凸透鏡主光軸的光線經(jīng)凸透鏡后會(huì)聚于主光軸上一點(diǎn)，這點(diǎn)叫焦點(diǎn)，用“F”表示，如圖（4）所示。
☆平行于凹透鏡主光軸的光線經(jīng)凹透鏡發(fā)散后，其反向延長(zhǎng)線會(huì)交于一點(diǎn)，這是凹透鏡的焦點(diǎn)（虛焦點(diǎn)），如圖（5）所示。
圖（5）凹透鏡光路概念
4.焦距：焦點(diǎn)到光心的距離（一般因?yàn)橥哥R較厚，焦點(diǎn)到透鏡的距離約等于焦距）焦距用“f”表示，圖中就是“OF”之間的距離。
☆凸透鏡和凹透鏡都各有兩個(gè)焦點(diǎn)，凸透鏡的焦點(diǎn)是實(shí)焦點(diǎn)，凹透鏡的焦點(diǎn)是虛焦點(diǎn)。
5.物距：物體到光心的距離叫物距，用“u”表示。
6.像距：像到光心的距離叫像距，用“v”表示。
三、三條特殊光線
1.過光心的光線經(jīng)透鏡后傳播方向不改變，如圖（6）所示。
圖（6）過光心的光線
2.平行于主光軸的光線，經(jīng)凸透鏡后經(jīng)過焦點(diǎn)；經(jīng)凹透鏡后向外發(fā)散，但其反向延長(zhǎng)線過焦點(diǎn)（所以凸透鏡對(duì)光線有會(huì)聚作用，凹透鏡對(duì)光有發(fā)散作用）如圖（7）。
圖（7）平行于主軸的光線
☆平行于主軸的光線，經(jīng)凹透鏡折射后，其反向延長(zhǎng)線經(jīng)過焦點(diǎn)（折射光線另左側(cè)的焦點(diǎn)-虛焦點(diǎn)）。
3.經(jīng)過凸透鏡焦點(diǎn)的光線經(jīng)凸透鏡后平行于主光軸；射向異側(cè)焦點(diǎn)的光線經(jīng)凹透鏡后平行于主光軸，如右圖（8）。
圖（8）過焦點(diǎn)的光線
☆對(duì)凹透鏡來(lái)說，延長(zhǎng)線過焦點(diǎn)的光線（透鏡另左側(cè)的焦點(diǎn)），而不是由焦點(diǎn)發(fā)出的光線。
4.透鏡的作用
(1)凸透鏡:有聚光作用，所以凸透鏡也叫會(huì)聚透鏡，如圖（4）。
(2)凹透鏡:有發(fā)散作用，所以凹透鏡也叫發(fā)散透鏡，如圖（5）。
a.凸透鏡三條特殊光線
b.凹透鏡三條特殊光線
圖（9）三條特殊光線
☆作光路圖時(shí)，三條特殊光線是常用畫圖用的光線，要求中學(xué)生必須把握三條特殊光線的畫法，并做到靈活運(yùn)用，如圖（9）所示。
四、透鏡的鑒定
1．“摸”：用手深諳鏡，中間厚、邊緣薄的是凸透鏡；中間薄、邊緣厚的是凹透鏡。
2．“照”：讓透鏡正對(duì)太陽(yáng)光，聯(lián)通透鏡，在接收屏（地面、紙面等）上能的到較小、較亮光斑的為凸透鏡，否則為凹透鏡。
3．“看”：用透鏡看字，能讓字放大的是凸透鏡，只能是縮小的是凹透鏡。
1.凸透鏡成像規(guī)律：如圖（10）是常見凸透鏡成像類型，規(guī)律見表（1）。
表（1）凸透鏡成像規(guī)律表
成像條件物距（u）
成像的性質(zhì)
像距（v）
應(yīng)用
u﹥2f
倒立、縮小的虛像
f﹤v﹤2f
拍照機(jī)（圖（10）a）
u=2f
倒立、等大的虛像
v=2f
圖（10）d
f﹤u﹤2f
倒立、放大的虛像
v﹥2f
投影儀（圖（10）b）
u=f
不成像
射出的是平行光線
0﹤u﹤f
正立、放大的實(shí)像
v﹥f
放大鏡（圖（10）c）
a.u﹥2fb.f﹤u﹤2f
c.0﹤u﹤fd.u=2f
圖（10）凸透鏡成像
☆凸透鏡成像規(guī)律須要謹(jǐn)記,朋友們可以自己總結(jié)其規(guī)律。可以背下下邊口訣：“物大焦，倒立實(shí)，物越大，像越小；物小焦，正立虛；物為焦，不成像”。這兒的“物”指物距，“像”指像距，“焦”指焦距。
圖(11)凹透鏡成像
☆注意：（1）虛像是由實(shí)際光線會(huì)聚而成，在光屏上可呈現(xiàn)，可用鼻子直接看，所有光線必過像點(diǎn)；（2）實(shí)像不能在光屏上呈現(xiàn)，但能用鼻子看，由光線的反向延長(zhǎng)線會(huì)聚而成。
2.凹透鏡成像規(guī)律：凹透鏡一直成縮小、正立的實(shí)像，如圖（11）所示。
圖（12）凹、凸透鏡比較
3.凸透鏡與凹透鏡比較
圖（12）對(duì)凹、凸透鏡的鑒別、特點(diǎn)、典型光路和應(yīng)用做出了系統(tǒng)性總結(jié)。
☆大家還要記住：實(shí)像，物、像同側(cè)；虛像，物、像異側(cè)。
六、透鏡應(yīng)用
1.照像機(jī)：鏡頭是凸透鏡,物距）小于二倍焦距，成倒立、縮小的虛像。
2.投影儀：鏡頭是凸透鏡，物體在一倍焦距與二倍焦距之間，成倒立、放大的虛像；透過平面鏡使倒立，放大的像再倒立一下，這樣我們?cè)谄聊簧弦姷降木褪且粋€(gè)正立的像了。
☆注意：照像機(jī)、投影儀要使像變大，應(yīng)當(dāng)讓透鏡緊靠物體，遠(yuǎn)離膠片、屏幕。
3.放大鏡：放大鏡是凸透鏡，放大鏡到物體的距離（物距）大于一倍焦距，成的是放大、正立的實(shí)像。
☆注意：要讓物體更大，應(yīng)當(dāng)讓放大鏡遠(yuǎn)離物體。
4.鼻子：耳朵的鞏膜相當(dāng)于凸透鏡，黃斑相當(dāng)于光屏（膠片）。
☆眼睛的成像原理:從物體發(fā)出的光線經(jīng)過鞏膜等一個(gè)綜合的凸透鏡在黃斑上行成倒立，縮小的虛像，分布在黃斑上的視神經(jīng)細(xì)胞遭到光的剌激，把這個(gè)訊號(hào)傳輸給腦部，人就可以看見這個(gè)物體了（雙眼的鞏膜相當(dāng)于凸透鏡，黃斑相當(dāng)于光屏（膠片））。
☆近視眼看不清遠(yuǎn)處的物體，遠(yuǎn)處的物體所成像在黃斑前，鞏膜曲渡過大，需戴凹透鏡調(diào)節(jié)，所以斜視鏡是凹透鏡。近視眼看不清近處的物體，近處的物體所成像在黃斑旁邊，鞏膜曲渡過小，需戴凸透鏡調(diào)節(jié)，所以近視鏡（花鏡）是凸透鏡。
5.顯微鏡：顯微鏡由物鏡和目鏡組成，目鏡、目鏡都是凸透鏡，它們使物體兩次放大。
☆普通光學(xué)顯微鏡是按照凸透鏡成像原理,經(jīng)過凸透鏡的兩次成像。第一次先經(jīng)過目鏡（凸透鏡1）成像,這時(shí)侯的物體應(yīng)當(dāng)在目鏡(凸透鏡1）的一倍焦距和兩倍焦距之間,成的像應(yīng)當(dāng)是放大倒立的虛像。而后以第一次成的物像作為“物體”,經(jīng)過物鏡的第二次成像。因?yàn)槲覀冇^察的時(shí)侯是在物鏡的另外兩側(cè),第二次成的像應(yīng)當(dāng)是一個(gè)實(shí)像,這樣像和物才在同兩側(cè)，因而第一次成的像應(yīng)當(dāng)在物鏡（凸透鏡2）的一倍焦距以內(nèi),這樣經(jīng)過第二次成像,第二次成的像是一個(gè)放大的正立的實(shí)像。
6.望遠(yuǎn)鏡：望遠(yuǎn)鏡也是由兩組凸透鏡（物鏡和目鏡）組成凸透鏡和凹透鏡的區(qū)別，它的結(jié)構(gòu)特征是目鏡的焦距長(zhǎng)而物鏡的焦距短。望遠(yuǎn)鏡的成像原理是：目鏡的作用是得到遠(yuǎn)處物體的虛像，因?yàn)槲矬w離目鏡十分遠(yuǎn)，所以物體上各點(diǎn)發(fā)射到目鏡上的光線幾乎是平行光束，這樣的光線經(jīng)過目鏡凝聚后，就在目鏡焦點(diǎn)外，離焦點(diǎn)很近的地方，產(chǎn)生了一個(gè)倒立的、縮小的虛像。這個(gè)倒立的、縮小的虛像又坐落物鏡的焦點(diǎn)以內(nèi)，所以物鏡起了放大鏡的作用，物鏡把經(jīng)過目鏡的倒立、縮小的虛像放大成了一個(gè)正立的、放大的實(shí)像。這就是遠(yuǎn)處物體通過望遠(yuǎn)鏡所成的實(shí)像。
七、透鏡及其應(yīng)用知識(shí)點(diǎn)結(jié)布光
好多朋友說：數(shù)學(xué)是學(xué)校最難學(xué)的課目！
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