專題五：透鏡及其應用
考點一：透鏡與透鏡對光線的作用
【備考方略】
1.透鏡是用透明物質制成的表面為球面一部份的光學器件，透鏡是依照光的折射現象制成的。
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.凸透鏡對光有凝聚作用。凸透鏡中間越后，焦距越短，對光的凝聚作用越強；凹透鏡對光有發散作用。
【經典例題】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象如圖乙所示，此時裝水部份的酒杯和杯內水的組合相當于一個（）。
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，相當于一個凸透鏡。黑白卡片是左右顛倒的，成倒立、放大的虛像。故選：A。
考點二：透鏡畫圖
【備考方略】
1.透鏡畫圖主要是根據透鏡成像規律畫圖；同時也是借助畫圖方式考查透鏡與成像規律等知識點一種形式。
透鏡成像畫圖時，要注意光線上的箭頭方向，光線實際抵達的位置是虛線，反向延長線是實線。另外在作圖時要按照化學現象所遵守的規律為根據，靈活運用社會實踐和生活體驗，科學合理地做出才能反映題目要求的圖解。
透鏡及其成像規律：透鏡畫圖的基礎就是透鏡的三條主要光線。在做透鏡畫圖題時，須要注意以下兩點：（1）注意凸透鏡和凹透鏡三條主要光線的優缺；凸透鏡是會聚透鏡，凹透鏡是發散透鏡，入射光線經透鏡折射后，傳播方向會不同。（2）小麥的像時，只作“物”的關鍵點即可。
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
凸透鏡是會聚透鏡、凹透鏡是發散透鏡，按三條主要光線畫圖
確定透鏡種類
確定光線是會聚還是發散，按照凸透鏡是會聚透鏡、凹透鏡是發散透鏡確定
畫物在透鏡中的像
按照透鏡成像規律和三條主要光線，成實像時像用實線表示
【經典例題】如圖凸面鏡成像規律作圖，L表示凸透鏡，MN為主光軸。O為光心，F為焦點。從S點發出兩條光線，一條經過光心，另一條平行于主光軸，請在圖中畫出它們經凸透鏡后的出射光線。
【解析】通過光心后傳播方向不變，故將SO延長，并標上向上的箭頭，平行于主光軸后，過焦點，故將折射點與焦點用虛線聯接，并標上向上的箭頭，故如右圖所示：
考點三：凸透鏡成像規律
【備考方略】
規律1:當物距小于2倍焦距時，則像距在1倍焦距和2倍焦距之間，成倒立、縮小的虛像。此時像距大于物距，像比物小，物像異側。應用:拍照機、攝像機。
規律2:當物距等于2倍焦距時，則像距也在2倍焦距，成倒立、等大的虛像。此時物距等于像距，像與物大小相等，物像異側。應用:測焦距。
規律3:當物距大于2倍焦距、大于1倍焦距時，則像距小于2倍焦距，成倒立、放大的虛像。此時像距小于物距，像比物大，物像異側。應用:投影儀、幻燈機、電影放映機。
規律4:當物距等于1倍焦距時，則不成像，成平行光射出。
規律5:當物距大于1倍焦距時，則成正立、放大的實像。此時像距小于物距，像比物大，物像同側。應用:放大鏡。
【經典例題】小華在用如圖所示裝置做探究凸透鏡成像規律的實驗，所用凸透鏡的焦距為20cm，他聯通光屏找到清晰的蠟燭的像，這個像是圖中的（）。
【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。
考點四：凸透鏡成像動態變化
【備考方略】
凸透鏡成像中，“物”（這兒指的是物距）的變化會導致“像”的變化，這些變化除了是大小的變化，倒立與正立，像的虛實都有可能發生變化。這一問題是中學生學習的難點，應當加以注重。下邊對這一問題進行概括總結：
1.記憶口訣
一倍焦距分虛實，二倍焦距分大小，二倍焦點物像等。
虛像總是異側倒。物近像遠像變大，物遠像近像變小。
實像總是同側正。物遠像遠像變大，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，“由實像變虛像”，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。物近像遠像變大；物遠像近像變小。虛像倒立在異側；實像正立在同側。
2.凸透鏡成像的兩個分界點：2f點是成放大、縮小虛像的分界點；f點是成虛像、虛像的分界點。
3.二焦以外倒實小，我們用作拍照機；一二焦間倒實大，我們用作投影儀；焦點以內正大虛凸面鏡成像規律作圖，我們用作放大鏡；欲想得到等虛像，兩倍焦距物體放；焦點之上不成像，點光可變平行光。
4.物進像退，像越退越大。
【經典例題】在探究凸透鏡成像規律的實驗中，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，下述說法正確的是（）。
A．將蠟燭聯通到光具座10cm處，保持凸透鏡的位置不變，要在光屏上得到清晰的像，光屏應往右聯通；
B．將蠟燭聯通到光具座10cm處，保持凸透鏡的位置不變，聯通光屏所成清晰的像與拍照機成像的原理相同；
C．該凸透鏡的焦距為20cm；
D．隨著實驗的進行蠟燭漸漸變短，在光屏上所成的像會向上聯通
【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，像距應變小，應向左聯通光屏，能夠再度承接到清晰的像。而此時的物距小于二倍焦距，所成的像是倒立、縮小的虛像，這與拍照機的原理相同，故AC錯誤，B正確；
D．實驗中，蠟燭變短，過凸透鏡光心的光線沿直線傳播。故通過凸透鏡所成的像會向下聯通，故D錯誤。故選B。
考點五：透鏡在生活中的應用
【備考方略】
透鏡在生活中的應用，其實質就是應用透鏡成像規律為生活服務。理解并熟悉透鏡成像規律是解答這種試題的基礎；在此基礎上，了解生活中常見的應用實例。如：拍照機（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）：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，成正立放大的實像等。
【經典例題】在探究凸透鏡成像規律的實驗中，聯通光屏距透鏡20cm時，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．投影儀應用了該次實驗的成像規律；
D．拍照機應用了該次實驗的成像規律
【答案】C。
【解析】B．光屏距透鏡20cm時，在光屏上恰好得到燭焰清晰放大的像，說明像在二倍焦距以外，
即20cm>2f；f
故B不符合題意；
A．此時物體應在一倍焦距和二倍焦距之間，即物距），聯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，并檢測物距和像距；數據記錄實驗表格。
三、將蠟燭往凸透鏡方向聯通，使2f>u>f，聯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，并檢測物距和像距；數據記錄實驗表格。
四、將蠟燭繼續往凸透鏡方向聯通，使u=f，聯通光屏，看能夠成像。
五、將蠟燭繼續往凸透鏡方向聯通，使u
六、實驗表格
物距與焦距關系
物距（cm）
像的性質
像距（cm）
大小
正倒
虛實
u>2f
u=2f
2f>u>f
u=f
七、整理器材。
【實驗推論】等大、等距、對稱、反向、虛像。
物距
像的性質
像距（cm）
應用
大小
正倒
虛實
u>2f
縮小
倒立
虛像
2f
拍照機
2f>u>f
放大
倒立
虛像
v>2f
投影儀
放大
正立
實像
--
放大鏡
2.考查內容
考查方向
解答思路
怎么檢測焦距
一束平行光通過凸透鏡后會聚的點即為焦點，可測焦距
保障實驗成功
蠟燭、凸透鏡不動，聯通光屏直到在光屏上成清晰的像
怎樣判別成實像
物距大于焦距時，無論如何聯通光屏都未能在光屏上成像
未能成像的緣由
蠟燭在焦點上或物距大于焦距、焦距太大成像在光具座外、蠟燭與凸透鏡和光屏沒有在同一水平線上
成像位置怎樣聯通
可調節蠟燭或凸透鏡
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
【經典例題】在“探究凸透鏡成像規律實驗”中：
（1）將蠟燭、凸透鏡和光屏依次安裝在光具座上，燃起蠟燭，調整它們的高度使燭焰中心、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，保持蠟燭和光屏的位置不變，只聯通透鏡到刻度處，光屏上可再度成清晰、倒立的虛像；
（3）實驗一段時間后，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）
①光屏上調②蠟燭下調③透鏡下調
（4）實驗中，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合適的凹透鏡。光屏上也能成清晰的像。上述現象說明凹透鏡對光具有作用。視眼的矯治與上述成像過程類似。
【答案】同一高度；55；縮小；②；發散；近。
【解析】（1）為了是蠟燭的像呈現在光屏的中央，應當將燃起蠟燭，調整它們的高度使燭焰中心、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，
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）實驗一段時間后，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、將光屏下調或將透鏡上調，故①③不符合題意，②符合題意。故選②。
（4）實驗中，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，說明此時像呈現在原先位置的兩側，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合適的凹透鏡，光屏上也能成清晰的像。說明凹透鏡對光線具有發散作用。