一、知識點梳理
（一）透鏡
1、透鏡
(1)透鏡:由透明材料磨制而成的,兩個折射面都是球面,或一面是球面而另一面是平面的透明體,叫作透鏡。
(2)凸透鏡:中間厚、邊緣薄的透鏡叫作凸透鏡,如照像機、幻燈機、放大鏡、顯微鏡的鏡頭、遠視鏡框(也叫作老花鏡)等。凸透鏡對光線具有會聚作用,因而凸透鏡又稱為會聚透鏡。如圖5-1甲所示。
(3)凹透鏡:中間薄、邊緣厚的透鏡叫作凹透鏡。如防盜門上的貓眼、近視鏡框等。凹透鏡對光線具有發散作用,因而凹透鏡又稱為發散透鏡。如圖乙所示。
2、透鏡的描述
(1)主光軸:通過兩個球面球心的直線。簡稱主軸。
(2)光心:主光軸上的一個特殊點,透過它的光線的傳播方向不變。
(3)焦點:如圖5-2甲所示,凸透鏡能使跟主光軸平行的光線會聚在主光軸上的一點,這個點叫作凸透鏡的焦點(用F表示)。
如圖5-2乙所示,凹透鏡能使跟主光軸平行的光線通過凹透鏡折射后顯得發散,且這種折射光線的反向延長線都交于一點,這一點叫作凹透鏡的焦點(用F表示)。
(4)焦距:焦點到光心的距離叫作焦距(用字母f表)。如圖所示。
3、透鏡對光的作用
凸透鏡對光有會聚作用,凹透鏡對光有發散作用。
4、透鏡中的三條特殊光線
(1)凸透鏡的三個特殊光線(如圖5-3甲)
①經過光心的光線傳播方向不改變；
②與主光軸平行的光線經折射后過焦點；
③經過焦點的光線經折射后平行于主光軸。
(2)凹透鏡的三條特殊光線(如圖乙)
①經過光心的光線傳播方向不改變；
②與主光軸平行的光線經折射后的反向延長線過虛焦點；
③射向虛焦點的光線經折射后平行于主光軸。
（二）生活中的透鏡
1、照相機
(1)結構:如圖所示。照像機由鏡頭、調焦環、光圈環、快門、膠片、取景窗組成。
(2)原理:照像機是借助凸透鏡成縮小虛像的原理來工作的。照像機的鏡頭相當于凸透鏡,膠卷相當于光屏,外殼相當于暗室。被照相的物體到鏡頭的距離要小于2倍焦距能夠在膠卷上得到倒立、縮小的虛像。
(3)調節:拍照機按照須要成像的大小,先調節物距的大小,再調節像距的大小。
2、投影儀
(1)結構:投影儀由反光鏡、光源、聚光鏡(螺紋透鏡)、凸透鏡、平面鏡等構成。如圖所示。
(2)原理:投影儀的鏡頭相當于凸透鏡,熒幕相當于光屏。投影儀是借助凸透鏡能成倒立放大的虛像制成的。
3、放大鏡
(1)原理:放大鏡就是一個短焦距的凸透鏡,是借助凸透鏡能成正立、放大的實像的原理制成的。
(2)使用規則:把要觀察的物體放到離凸透鏡的距離大于焦距的位置,耳朵通過放大鏡才能看見正立、放大的實像,物體在焦距以內越緊靠焦點,像越大。
4、實像、虛像
虛像:照像機和投影儀所成的像,是光通過凸透鏡射出后會聚產生的,假如把感光膠卷置于像的位置,能夠記錄下所成的像,這些像叫作虛像。
實像:平面鏡、放大鏡所成的像,不是由實際光線會聚而成的,這樣的像叫作實像。
（三）探究凸透鏡成像規律
1、物距和像距
(1)物距:物體到凸透鏡光心的距離,常用u表示。
(2)像距:像到凸透鏡光心的距離,常用v表示。
2、實驗探究:凸透鏡成像的規律
(1)提出問題:照像機、投影儀、放大鏡都是借助凸透鏡來工作的,為何同樣是凸透鏡,所成像的虛實、大小、倒正不同?
(2)推測或假定:照像機、投影儀、放大鏡改變的是到凸透鏡的物距,可得到不同的像,于是推測:凸透鏡成像情況與物距和像距有一定關系。
(3)實驗步驟:
①將燃起的蠟燭、透鏡、光屏依次安放到光具座上,調整燭焰的中心、透鏡的光心、光屏的中心使其在同一高度。
②調節蠟燭到透鏡間的距離,使u>2f,左右聯通光屏,直至在光屏上還能看見燭焰清晰的像,記下此時的物距和像距。
③調節蠟燭到透鏡間的距離,使f
④調節第蠟燭到透鏡間的距離,使u
⑤根據實驗總結凸透鏡成像的規律。
(4)實驗推論:凸透鏡成像的規律見下表。
（四）雙眼和墨鏡
1、眼睛
(1)結構:如圖所示,結膜和鞏膜的共同作用相當于一個凸透鏡,它把來自物體的光會聚在黃斑上,產生物體的像；虹膜能調節眼瞳的大小,控制步入耳朵的光的數目；睫狀體起到改變鞏膜的形狀,因而改變鞏膜的焦距的作用。
(2)眼珠的調節:光通過鞏膜和結膜會聚在黃斑上,黃斑上的視神經細胞把這個訊號傳輸給腦部凸透鏡成像原理應用，就看見了物體。雙眼通過睫狀體來改變鞏膜的形狀：
①看遠處物體時,睫狀體放松,鞏膜變薄,光恰好會聚在黃斑上,如圖甲所示。
②看近處物體時,睫狀體收縮,鞏膜變厚,對光的偏折能力變大,近處射來的光線正好會聚在黃斑上,耳朵就可以認清近處的物體,如圖乙所示。
2、近視眼及其矯治
(1)特性:斜視眼只能認清近處的物體,看不清遠處的物體。
(2)產生緣由:鞏膜變凸,折光能力變強,來自遠處某點的光會聚在黃斑前,抵達黃斑時,是一個模糊的光斑,如圖甲所示。
(3)矯治方式:借助凹透鏡使光線發散,在耳朵后面放一個凹透鏡,才能使遠方物體在黃斑上成像,如圖5-8乙所示。
3、遠視眼及其矯治
(1)特性:只能認清遠處的物體,看不清近處的物體。
(2)產生緣由:鞏膜太薄,折光能力變弱,來自近處的光還沒有會聚就抵達黃斑上了,黃斑上產生一個模糊的光斑,如圖甲所示。
(3)矯治方式:借助凸透鏡使光線會聚,在耳朵后面放一個凸透鏡,才能使近處物體在黃斑上成像,如圖乙所示。
（五）顯微鏡和望遠鏡
1、顯微鏡
(1)結構
目鏡:緊靠物體兩側的透鏡組,相當于一個凸透鏡,f2f。
物鏡:緊靠耳朵兩側的透鏡組,相當于一個凸透鏡,u
反光鏡:分平面鏡和凹面鏡兩個面。
載物片:裝載被觀察的物體。
(2)原理:被觀察的物體放到目鏡的1倍焦距到2倍焦距之間,由目鏡成一個倒立、放大的虛像,虛像正好落在物鏡的焦點以內；再由物鏡成一個正立、放大的實像,經過兩次放大后,耳朵能夠通過顯微鏡觀察到物體的細微部份。
(3)作用:拿來觀察細微物體或物體的細微部份。
2、望遠鏡
(1)結構。
目鏡:焦距大,u>2f,v≈f,像在焦點兩側成倒立縮小的虛像,口徑規格大,以便會聚更多的光線,使成像更明亮。
物鏡:焦距小,u
(2)原理:如圖所示,望遠鏡的目鏡和物鏡的主光軸重合,相鄰兩側的焦點F1與F2重合。遙遠的天體AB到目鏡的距離遠小于目鏡焦距的2倍,由凸透鏡的成像規律知,AB的像A'B'到目鏡的距離稍小于目鏡的焦距,到物鏡的距離稍大于物鏡的焦距,所以通過物鏡會聽到A'B'的放大的像。
(3)作用:拿來觀察遠距離的物體。
3、視角
一個物體能不能被認清楚,與物體在黃斑上所成的像的大小有關。黃斑上的像越大,遭到剌激的感光細胞越多,眼對物體的細微部份區分得就越清楚。黃斑上像的大小取決于物體對眼的光心所張的角的大小,被觀察的物體兩端到人眼光心所夾的角叫作視角。
二、主要考點梳理
（一）透鏡
1、在高考中常常考查透鏡對光線的會聚作用,以選擇題和畫圖題出現。
2、考查凸透鏡的三條特殊光線：
(1)平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后將通過焦點；
(2)過焦點的光線經凸透鏡折射后將平行于主光軸；
(3)通過光心的光線的傳播方向不變。
題型多以畫圖題為主。
（二）生活中的透鏡
主要考查拍照機和幻燈機的調節,多以選擇題的方式出現在高考試卷中。
三、凸透鏡成像的規律
從上表可以看出,凸透鏡成像規律可以這樣記憶:
一倍焦距分虛實,二倍焦距分大小,物近像遠像變大。
意思是說:
（四）雙眼和墨鏡
人的雙眼是一架焦距可變的精密的拍照機。
正常情況下,人眼看近處和遠處的物體都可以調節。
斜視眼是因為耳朵的鞏膜變厚或則眼珠的前后徑過長,不能認清遠處的物體,必須戴凹透鏡矯治；
近視眼是因為耳朵的鞏膜變薄或則眼珠的前后徑過短,不能認清近處的物體,必須戴凸透鏡矯治。
（五）顯微鏡和望遠鏡
顯微鏡的物鏡和目鏡都是凸透鏡,其中目鏡相當于一個投影儀,物鏡就是一個普通的放大鏡。
望遠鏡的物鏡和目鏡都是凸透鏡,其中目鏡相當于一架拍照機,物鏡就是一個普通的放大鏡。
三、經典題型解析
題1：燭焰通過凸透鏡正好在光屏上得到一個放大的像,若保持凸透鏡位置不變,把燭焰和光屏位置對調一下,則（）。
A.光屏上仍能成一個放大的像
B.光屏上能成一個縮小的像
C.光屏上不能成像,但通過透鏡能看見
D.光屏上沒有像,須要重新調整光屏位置能夠有像呈現在光屏上
解答：B
方法提示：
由凸透鏡成像規律可知:物體坐落一倍焦距和二倍焦距之間,像必處于二倍焦距以外,是倒立、放大的虛像；物體坐落二倍焦距之外,像必坐落一倍焦距和二倍焦距之間,是倒立、縮小的虛像。
通過本題加深中學生對凸透鏡成像規律與光路可逆性的理解,提升解題能力。
題2：小明朋友獲得了一個凸透鏡,他不曉得凸透鏡的焦距是多少,于是通過兩個實驗,成功地曉得了這個凸透鏡的焦距,以下是他做實驗時的截圖,如圖所示,你能曉得他是怎樣測定的嗎？
解答：①將凸透鏡正對著太陽光(平行光),當紙上出現最小最亮的光斑時,光斑到凸透鏡的中心的距離就是焦距；
②利用光具座進行實驗時,當屏上出現與蠟燭等大的像時,則像距等于物距,此時像距與物距是焦距的兩倍。
方法提示：
用自然光源和人造光源估測凸透鏡的焦距是朋友們必須把握的一種基本實驗技能。
題3：某校朋友在學習了雙眼和墨鏡內容后,想通過實驗探究斜視眼的產生緣由。她們選擇了如下器材:蠟燭、用薄膜充入水后制成水凸透鏡(與注射器相連，注射器里有少量水)、光屏等。水凸透鏡的薄厚可以通過注射器注入、吸取水的多少來調節。其裝置如圖所示。
(1)在此實驗裝置中,相當于人眼珠中的鞏膜,相當于人眼珠中的黃斑。
(2)請你用此實驗裝置探究斜視眼的動因,要求寫出實驗過程。
解答：
(1)水凸透鏡,光屏。
(2)按圖5-12所示,將蠟燭、水凸透鏡、光屏依次置于光具座上,保持蠟燭燭焰、水凸透鏡、光屏兩者的中心大致在同一高度上,調節水凸透鏡的位置使蠟燭燭焰在光屏上成清晰的像；向水凸透鏡中注水,使鞏膜變厚,將觀察到光屏上所成蠟燭燭焰的像顯得不清晰,此時將蠟燭向水凸透鏡緊靠,觀察到光屏上會再度岀現清晰的像。
方法提示：
本題巧妙地借助水凸透鏡很便捷地改變凸透鏡的薄厚程度,因而改變了它的焦距,這樣模擬斜視眼的動因就很容易操作了。本題考查中學生動手操作實驗的能力并能合理解決實驗中出現的問題。
題4：人的雙眼像一架神奇的拍照機,鞏膜相當于凸透鏡,黃斑相當于膠卷,通過鞏膜的調節將遠近不同的物體成像在黃斑上。如圖所示是不同位置處的兩個物體的成像示意圖,由圖得出:雙眼看近處的物體時,鞏膜的焦距(選填“變大”“變小”或“不變”),人眼若常年觀察近處物體，會導致鞏膜過度彎曲,當他看遠處物體時,像會成在黃斑的前方,應戴透鏡制成的墨鏡加以矯治。
解答：變小凸透鏡成像原理應用，凹
方法提示：
按照圖中,遠近不同的物體經鞏膜(相當于凸透鏡)成像在黃斑上的情況可知，物體離人越近,耳朵的鞏膜凸得越厲害,鞏膜的焦距將變小。當人眼看遠處物體時,像成在黃斑的前方,導致弱視眼,應戴凹透鏡制成的墨鏡加以矯治。
