專題五：透鏡及其應(yīng)用
考點(diǎn)一：透鏡與透鏡對(duì)光線的作用
【備考方略】
1.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現(xiàn)象制成的。
2.透鏡分為凸透鏡和凹透鏡。（1）凸透鏡：中間厚、邊緣薄的透鏡；（2）凹透鏡：中間薄、邊緣厚的透鏡。
3.凸透鏡對(duì)光有凝聚作用。凸透鏡中間越后，焦距越短，對(duì)光的凝聚作用越強(qiáng)；凹透鏡對(duì)光有發(fā)散作用。
【經(jīng)典例題】將如圖甲所示的黑白卡片置于一只未裝滿水的薄高腳玻璃杯前面，在酒杯前方觀察到的現(xiàn)象如圖乙所示，此時(shí)裝水部份的酒杯和杯內(nèi)水的組合相當(dāng)于一個(gè)（）。
A．凸透鏡B．凹透鏡C．凸面鏡D．凹面鏡
【答案】A。
【解析】玻璃杯中有水的這一部份中間厚，邊沿薄，相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡。黑白卡片是左右顛倒的，成倒立、放大的虛像。故選：A。
考點(diǎn)二：透鏡畫圖
【備考方略】
1.透鏡畫圖主要是根據(jù)透鏡成像規(guī)律畫圖；同時(shí)也是借助畫圖方式考查透鏡與成像規(guī)律等知識(shí)點(diǎn)一種形式。
透鏡成像畫圖時(shí)，要注意光線上的箭頭方向，光線實(shí)際抵達(dá)的位置是虛線，反向延長(zhǎng)線是實(shí)線。另外在作圖時(shí)要按照化學(xué)現(xiàn)象所遵守的規(guī)律為根據(jù)，靈活運(yùn)用社會(huì)實(shí)踐和生活體驗(yàn)，科學(xué)合理地做出才能反映題目要求的圖解。
透鏡及其成像規(guī)律：透鏡畫圖的基礎(chǔ)就是透鏡的三條主要光線。在做透鏡畫圖題時(shí)，須要注意以下兩點(diǎn)：（1）注意凸透鏡和凹透鏡三條主要光線的優(yōu)缺；凸透鏡是會(huì)聚透鏡，凹透鏡是發(fā)散透鏡，入射光線經(jīng)透鏡折射后，傳播方向會(huì)不同。（2）小麥的像時(shí)，只作“物”的關(guān)鍵點(diǎn)即可。
2.解題要求
考查方向
解答思路
給出透鏡入射光線畫折射光線
凸透鏡是會(huì)聚透鏡、凹透鏡是發(fā)散透鏡，按三條主要光線畫圖
確定透鏡種類
確定光線是會(huì)聚還是發(fā)散，按照凸透鏡是會(huì)聚透鏡、凹透鏡是發(fā)散透鏡確定
畫物在透鏡中的像
按照透鏡成像規(guī)律和三條主要光線，成實(shí)像時(shí)像用實(shí)線表示
【經(jīng)典例題】如圖凸面鏡成像規(guī)律作圖，L表示凸透鏡，MN為主光軸。O為光心，F(xiàn)為焦點(diǎn)。從S點(diǎn)發(fā)出兩條光線，一條經(jīng)過(guò)光心，另一條平行于主光軸，請(qǐng)?jiān)趫D中畫出它們經(jīng)凸透鏡后的出射光線。
【解析】通過(guò)光心后傳播方向不變，故將SO延長(zhǎng)，并標(biāo)上向上的箭頭，平行于主光軸后，過(guò)焦點(diǎn)，故將折射點(diǎn)與焦點(diǎn)用虛線聯(lián)接，并標(biāo)上向上的箭頭，故如右圖所示：
考點(diǎn)三：凸透鏡成像規(guī)律
【備考方略】
規(guī)律1:當(dāng)物距小于2倍焦距時(shí)，則像距在1倍焦距和2倍焦距之間，成倒立、縮小的虛像。此時(shí)像距大于物距，像比物小，物像異側(cè)。應(yīng)用:拍照機(jī)、攝像機(jī)。
規(guī)律2:當(dāng)物距等于2倍焦距時(shí)，則像距也在2倍焦距，成倒立、等大的虛像。此時(shí)物距等于像距，像與物大小相等，物像異側(cè)。應(yīng)用:測(cè)焦距。
規(guī)律3:當(dāng)物距大于2倍焦距、大于1倍焦距時(shí)，則像距小于2倍焦距，成倒立、放大的虛像。此時(shí)像距小于物距，像比物大，物像異側(cè)。應(yīng)用:投影儀、幻燈機(jī)、電影放映機(jī)。
規(guī)律4:當(dāng)物距等于1倍焦距時(shí)，則不成像，成平行光射出。
規(guī)律5:當(dāng)物距大于1倍焦距時(shí)，則成正立、放大的實(shí)像。此時(shí)像距小于物距，像比物大，物像同側(cè)。應(yīng)用:放大鏡。
【經(jīng)典例題】小華在用如圖所示裝置做探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)，所用凸透鏡的焦距為20cm，他聯(lián)通光屏找到清晰的蠟燭的像，這個(gè)像是圖中的（）。
【答案】B。
【解析】由圖可知，物距為u=35.0cm-5.0cm=30.0cm
由于所用凸透鏡的焦距為20cm，物距在一倍焦距和二倍焦距之間，凸透鏡成倒立放大的虛像，故ACD不符合題意，B符合題意。故選B。
考點(diǎn)四：凸透鏡成像動(dòng)態(tài)變化
【備考方略】
凸透鏡成像中，“物”（這兒指的是物距）的變化會(huì)導(dǎo)致“像”的變化，這些變化除了是大小的變化，倒立與正立，像的虛實(shí)都有可能發(fā)生變化。這一問(wèn)題是中學(xué)生學(xué)習(xí)的難點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)加以注重。下邊對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行概括總結(jié)：
1.記憶口訣
一倍焦距分虛實(shí)，二倍焦距分大小，二倍焦點(diǎn)物像等。
虛像總是異側(cè)倒。物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)像近像變小。
實(shí)像總是同側(cè)正。物遠(yuǎn)像遠(yuǎn)像變大，物近像近像變小。
像的大小像距定，像兒追著物體跑，物距像距和在變。
（1）一倍焦距分虛實(shí)，“由實(shí)像變虛像”，正好一倍不成像。
（2）二倍焦距分大小，“物像由大變小”，正好兩倍一樣大。物近像遠(yuǎn)像變大；物遠(yuǎn)像近像變小。虛像倒立在異側(cè)；實(shí)像正立在同側(cè)。
2.凸透鏡成像的兩個(gè)分界點(diǎn)：2f點(diǎn)是成放大、縮小虛像的分界點(diǎn)；f點(diǎn)是成虛像、虛像的分界點(diǎn)。
3.二焦以外倒實(shí)小，我們用作拍照機(jī)；一二焦間倒實(shí)大，我們用作投影儀；焦點(diǎn)以內(nèi)正大虛凸面鏡成像規(guī)律作圖，我們用作放大鏡；欲想得到等虛像，兩倍焦距物體放；焦點(diǎn)之上不成像，點(diǎn)光可變平行光。
4.物進(jìn)像退，像越退越大。
【經(jīng)典例題】在探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，蠟燭、凸透鏡和光屏的位置如圖所示，蠟燭在光屏上剛好成一清晰等大的虛像，下述說(shuō)法正確的是（）。
A．將蠟燭聯(lián)通到光具座10cm處，保持凸透鏡的位置不變，要在光屏上得到清晰的像，光屏應(yīng)往右聯(lián)通；
B．將蠟燭聯(lián)通到光具座10cm處，保持凸透鏡的位置不變，聯(lián)通光屏所成清晰的像與拍照機(jī)成像的原理相同；
C．該凸透鏡的焦距為20cm；
D．隨著實(shí)驗(yàn)的進(jìn)行蠟燭漸漸變短，在光屏上所成的像會(huì)向上聯(lián)通
【答案】B。
【解析】ABC．由圖示知，物距為20.0cm，光屏上成等大的清晰像，則此凸透鏡的焦距
f=u=×20.0cm=10.0cm
將蠟燭聯(lián)通到10cm刻度線處，則物距為40.0cm，凸透鏡位置不變，則與圖示位置比較，物距變大，像距應(yīng)變小，應(yīng)向左聯(lián)通光屏，能夠再度承接到清晰的像。而此時(shí)的物距小于二倍焦距，所成的像是倒立、縮小的虛像，這與拍照機(jī)的原理相同，故AC錯(cuò)誤，B正確；
D．實(shí)驗(yàn)中，蠟燭變短，過(guò)凸透鏡光心的光線沿直線傳播。故通過(guò)凸透鏡所成的像會(huì)向下聯(lián)通，故D錯(cuò)誤。故選B。
考點(diǎn)五：透鏡在生活中的應(yīng)用
【備考方略】
透鏡在生活中的應(yīng)用，其實(shí)質(zhì)就是應(yīng)用透鏡成像規(guī)律為生活服務(wù)。理解并熟悉透鏡成像規(guī)律是解答這種試題的基礎(chǔ)；在此基礎(chǔ)上，了解生活中常見(jiàn)的應(yīng)用實(shí)例。如：拍照機(jī)（攝像頭）：物在二倍焦距以外，成倒立縮小的虛像；投影儀（幻燈機(jī)）：物在一倍焦距和二倍焦距之間，成倒立放大的虛像；放大鏡（顯微鏡的物鏡）：物在一倍焦距之內(nèi)，成正立放大的實(shí)像等。
【經(jīng)典例題】在探究凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，聯(lián)通光屏距透鏡20cm時(shí)，在光屏上恰好得到燭焰清晰放大的像。則（）。
A．蠟燭距透鏡的距離小于20cm；
B．凸透鏡的焦距小于10cm；
C．投影儀應(yīng)用了該次實(shí)驗(yàn)的成像規(guī)律；
D．拍照機(jī)應(yīng)用了該次實(shí)驗(yàn)的成像規(guī)律
【答案】C。
【解析】B．光屏距透鏡20cm時(shí)，在光屏上恰好得到燭焰清晰放大的像，說(shuō)明像在二倍焦距以外，
即20cm>2f；f
故B不符合題意；
A．此時(shí)物體應(yīng)在一倍焦距和二倍焦距之間，即物距），聯(lián)通光屏直到在光屏上成清晰的像；觀察像的大小、正立還是倒立，并檢測(cè)物距和像距；數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)表格。
三、將蠟燭往凸透鏡方向聯(lián)通，使2f>u>f，聯(lián)通光屏直到在光屏上成清晰的像；觀察像的大小、正立還是倒立，并檢測(cè)物距和像距；數(shù)據(jù)記錄實(shí)驗(yàn)表格。
四、將蠟燭繼續(xù)往凸透鏡方向聯(lián)通，使u=f，聯(lián)通光屏，看能夠成像。
五、將蠟燭繼續(xù)往凸透鏡方向聯(lián)通，使u
六、實(shí)驗(yàn)表格
物距與焦距關(guān)系
物距（cm）
像的性質(zhì)
像距（cm）
大小
正倒
虛實(shí)
u>2f
u=2f
2f>u>f
u=f
七、整理器材。
【實(shí)驗(yàn)推論】等大、等距、對(duì)稱、反向、虛像。
物距
像的性質(zhì)
像距（cm）
應(yīng)用
大小
正倒
虛實(shí)
u>2f
縮小
倒立
虛像
2f
拍照機(jī)
2f>u>f
放大
倒立
虛像
v>2f
投影儀
放大
正立
實(shí)像
--
放大鏡
2.考查內(nèi)容
考查方向
解答思路
怎么檢測(cè)焦距
一束平行光通過(guò)凸透鏡后會(huì)聚的點(diǎn)即為焦點(diǎn)，可測(cè)焦距
保障實(shí)驗(yàn)成功
蠟燭、凸透鏡不動(dòng)，聯(lián)通光屏直到在光屏上成清晰的像
怎樣判別成實(shí)像
物距大于焦距時(shí)，無(wú)論如何聯(lián)通光屏都未能在光屏上成像
未能成像的緣由
蠟燭在焦點(diǎn)上或物距大于焦距、焦距太大成像在光具座外、蠟燭與凸透鏡和光屏沒(méi)有在同一水平線上
成像位置怎樣聯(lián)通
可調(diào)節(jié)蠟燭或凸透鏡
蠟燭變短
成像上移
像的疏密變化
用遮光板遮住部份光線，成像完整但像變暗
【經(jīng)典例題】在“探究凸透鏡成像規(guī)律實(shí)驗(yàn)”中：
（1）將蠟燭、凸透鏡和光屏依次安裝在光具座上，燃起蠟燭，調(diào)整它們的高度使?fàn)T焰中心、透鏡光心和光屏中心在；
（2）如圖甲所示，光屏上成清晰的像。由光路可逆可以推測(cè)，保持蠟燭和光屏的位置不變，只聯(lián)通透鏡到刻度處，光屏上可再度成清晰、倒立的虛像；
（3）實(shí)驗(yàn)一段時(shí)間后，原先在光屏中心的像“跑”到光屏上方，如圖乙所示位置。能讓像重新回到光屏中心的操作是；（填序號(hào)）
①光屏上調(diào)②蠟燭下調(diào)③透鏡下調(diào)
（4）實(shí)驗(yàn)中，光屏上成模糊的像，假如蠟燭和透鏡位置不變，將光屏往凸透鏡方向緊靠，光屏上能成清晰的像；假如蠟燭、凸透鏡和光屏位置不變，在蠟燭與凸透鏡之間放上一個(gè)合適的凹透鏡。光屏上也能成清晰的像。上述現(xiàn)象說(shuō)明凹透鏡對(duì)光具有作用。視眼的矯治與上述成像過(guò)程類似。
【答案】同一高度；55；縮小；②；發(fā)散；近。
【解析】（1）為了是蠟燭的像呈現(xiàn)在光屏的中央，應(yīng)當(dāng)將燃起蠟燭，調(diào)整它們的高度使?fàn)T焰中心、透鏡光心和光屏中心在同一高度。
（2）如圖甲所示，光屏上成清晰的像。由光路可逆可以推測(cè)，
u1=v2=40.0cm-25.0cm=15.0cm
v1=u2=70.0cm-40.0cm=30.0cm
保持蠟燭和光屏的位置不變，聯(lián)通透鏡到刻度尺上的刻度為70.0cm-15.0cm=55.0cm
如圖甲所示，光屏上呈現(xiàn)的是倒立、放大的虛像，按照光路的可逆性，光屏上可再度成清晰縮小、倒立的虛像。
（3）實(shí)驗(yàn)一段時(shí)間后，蠟燭燃燒變短，原先在光屏中心的像“跑”到光屏上方，要讓像重新回到光屏中心，可將蠟燭下調(diào)、將光屏下調(diào)或?qū)⑼哥R上調(diào)，故①③不符合題意，②符合題意。故選②。
（4）實(shí)驗(yàn)中，光屏上成模糊的像，假如蠟燭和透鏡位置不變，將光屏往凸透鏡方向緊靠，光屏上能成清晰的像，說(shuō)明此時(shí)像呈現(xiàn)在原先位置的兩側(cè)，與弱視眼類似。假如蠟燭、凸透鏡和光屏位置不變，在蠟燭與凸透鏡之間放上一個(gè)合適的凹透鏡，光屏上也能成清晰的像。說(shuō)明凹透鏡對(duì)光線具有發(fā)散作用。