知識(shí)梳理
1.光的折射
(1)光的折射：當(dāng)光從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí)，其傳播方向一般會(huì)發(fā)生變化，這些現(xiàn)象稱(chēng)為光的折射。
(2)光的折射定律：光發(fā)生折射時(shí)，折射光線、入射光線、法線在同一平面； 折射光線和入射光線分別位于法線的右側(cè)。
當(dāng)光線從空氣中斜入射到水或玻璃中時(shí)，折射光線向法線方向靠攏，折射角大于入射角。 當(dāng)入射角減小時(shí)，折射角減小。 傳播方向保持不變。
當(dāng)光線從水或玻璃斜射入空氣中時(shí)，折射光線會(huì)偏離法線，折射角小于入射角。
(3)光的折射本質(zhì)是光在不同介質(zhì)中的傳播速度不同。
2.鏡頭
(1)凸透鏡：中間比邊緣厚的透鏡稱(chēng)為凸透鏡。
凹透鏡：中心比邊緣薄的透鏡稱(chēng)為凹透鏡。
(2) 凸透鏡會(huì)聚光，所以凸透鏡有實(shí)焦點(diǎn)； 凹透鏡使光線發(fā)散，因此凹透鏡具有虛焦點(diǎn)。
3.凸透鏡成像
(1)凸透鏡成像法則：
凸透鏡成虛像時(shí)，物距u減小，像距v減小，像的尺寸增大。
F——實(shí)像與實(shí)像的邊界點(diǎn)； 2F——放大圖像和縮小圖像的分界點(diǎn)。
4.凸透鏡成像的應(yīng)用
(1) 相機(jī)的工作原理：相機(jī)在工作過(guò)程中，通過(guò)調(diào)整像距，在光幕上形成倒置縮小的虛像。
(2)眼睛的工作原理：鼻子工作時(shí)，像距(黃斑與鞏膜的距離)不變，通過(guò)調(diào)整鼻翼的平面度和凸度，形成倒置、縮小、真實(shí)的圖像。鞏膜（即改變焦距）。
(3) 相機(jī)與耳朵對(duì)比
5、斜視、近視的矯正
(1)矯正斜視所戴的眼鏡架是凹透鏡，其作用是使光線發(fā)散，使遠(yuǎn)處的物體在黃斑部形成清晰的影像。
(2)矯正近視戴的眼鏡架是凸透鏡，它的作用是會(huì)聚光線，使附近的物體在黃斑部形成清晰的影像。
6. 望遠(yuǎn)鏡和顯微鏡
(1)結(jié)構(gòu)：①物鏡——靠近被觀察物體的透鏡； ②目鏡——靠近太陽(yáng)鏡的鏡片。
（2）通過(guò)兩個(gè)鏡頭觀察物體（見(jiàn)下表）：
考試中心掃描
測(cè)試點(diǎn) 1 光的折射
示例 1 清澈穩(wěn)定的游泳池中的水看起來(lái)比實(shí)際淺，因?yàn)閺?___ 到 ___ 的光出現(xiàn)在海面上。
分析答案時(shí)，必須明確光在同一均勻介質(zhì)中沿直線傳播，但從一種介質(zhì)斜入射到另一種介質(zhì)時(shí)，會(huì)在界面處發(fā)生折射，但人們的視覺(jué)習(xí)慣總是認(rèn)為光沿直線傳播，產(chǎn)生實(shí)像。
答案是水和空氣的折射
測(cè)試點(diǎn)2 區(qū)分虛像和實(shí)像
例2 關(guān)于虛像和實(shí)像，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（ ）。
A. 虛像倒立，實(shí)像正立
B.光屏上可以呈現(xiàn)虛像，但不能呈現(xiàn)實(shí)像
C. 虛像是由凸透鏡形成的，而實(shí)像不是
D、虛像是由實(shí)際光線會(huì)聚而成，而實(shí)像則不是
解析虛像由實(shí)際光線匯聚而成，并可呈現(xiàn)在光屏上； 實(shí)像是由光線的反向延長(zhǎng)線相交形成的，因此不能在光幕上呈現(xiàn)。 在凸透鏡成像中，虛像總是倒置的，物像與透鏡的后側(cè)分離，實(shí)像被放大，物像在透鏡的同一側(cè)。 然而光的折射是實(shí)像還是虛像，人耳可以看到虛像和實(shí)像。
答案C
測(cè)試點(diǎn)3 光的折射定律
例3 光線從空中斜射到海面時(shí)，同時(shí)發(fā)生反射和折射，如圖1所示，能正確表示其傳播方向的是（）。
圖1
解析 根據(jù)光的折射定律，當(dāng)光從空氣斜入射到水或玻璃上時(shí)，折射光接近法線，折射角大于入射角。 要找出光是從哪種介質(zhì)斜入射到哪種介質(zhì)中，正確的規(guī)律是關(guān)鍵，光折射的本質(zhì)是光在不同的介質(zhì)中以不同的速度傳播。
答案B
測(cè)試點(diǎn)4 鏡頭光路
例4 在下面的光路圖中，正確的是（）。
圖 2
分析這道題需要同事能夠準(zhǔn)確把握鏡頭中的三種特殊光線。 凸透鏡對(duì)光起會(huì)聚作用光的折射是實(shí)像還是虛像，凹透鏡對(duì)光起發(fā)散作用，光路可逆。
答案A
測(cè)試點(diǎn)5 光路可逆性
例5 如圖3所示，眼睛在B點(diǎn)的河邊看到A點(diǎn)的一條魚(yú)，如果從A點(diǎn)射出一束激光，激光束要照在魚(yú)的頭上，其中激光應(yīng)該去射擊（）。
圖 3
點(diǎn) BB 在 AB 之上
CB 下方 DB 的左側(cè)或右側(cè)
分析 根據(jù)光的折射定律，當(dāng)人們聽(tīng)到水底有魚(yú)的聲音時(shí)，光線從水底斜射到空中。 原路返回，照射B點(diǎn)。
答案B
測(cè)試點(diǎn)6 凸透鏡成像規(guī)律
例6 如圖4所示，在觀察凸透鏡成像規(guī)律的實(shí)驗(yàn)中，如果將蠟燭火焰依次放置在a、b、c、d、e點(diǎn)，將光屏的位置調(diào)整到同時(shí)，那么：
①將蠟燭火焰放在原地，屏幕上的圖像最大；
②將蠟燭火焰放在原地，屏幕上的圖像最小；
③將蠟燭火焰放在原地，屏幕上不出現(xiàn)蠟燭火焰的圖像；
④ 如果蠟燭火焰從a點(diǎn)移動(dòng)到d點(diǎn)，成像到鏡頭的距離，成像的大小。 （可選填“增加”、“減少”或“不變”）
圖 4
分析凸透鏡成像規(guī)律的動(dòng)態(tài)變化特性，當(dāng)凸透鏡成虛像時(shí)，物距u減小，像距v會(huì)減小，像的尺寸會(huì)增大。 F為虛像與實(shí)像的分界點(diǎn)； 2F是放大圖像和縮小圖像的分界點(diǎn)。
答案①d②a③e④變大，變大
測(cè)試點(diǎn) 7 顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡
例7 下列關(guān)于顯微鏡和望遠(yuǎn)鏡的說(shuō)法正確的是（）。
A、天文望遠(yuǎn)鏡能看到遙遠(yuǎn)的星系，是因?yàn)楹阈巧系墓馔ㄟ^(guò)望遠(yuǎn)鏡，形成的圖像比恒星本身大得多
B、顯微鏡可將物體發(fā)出的光放大兩倍，形成倒置放大的虛像
C.望遠(yuǎn)鏡可以由凸透鏡和凹透鏡組合而成
D. 顯微鏡可以由一組凸透鏡和??一組凹鏡組成
解析天文望遠(yuǎn)鏡使遠(yuǎn)處的物體在近距離成像，縮小視角，使物體顯得更近、更大； 顯微鏡由兩個(gè)凸透鏡放大兩倍形成實(shí)像，所以A、B、D錯(cuò)誤。伽利略望遠(yuǎn)鏡是由一組凸透鏡和??凹透鏡組成的。
答案C
實(shí)驗(yàn)研究
例1 在研究凸透鏡成像的實(shí)驗(yàn)中： (1) 將 、 、 、 、 、 、 從左到右依次放置在頂部，并調(diào)整它們的高度，使兩者的中心在同一點(diǎn)上。 這樣做的目的是。
(2)由實(shí)驗(yàn)可知，凸透鏡成虛像的條件是放大像和縮小像的分界點(diǎn)。
(3) 在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，蠟燭燃燒的時(shí)間越來(lái)越短，你會(huì)看到屏幕上的圖像連接到（選擇“向上”或“向下”）。
(4) 實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，用黑紙蓋住凸透鏡的一半，圖像的形狀（選擇“改變”或“不變”），但圖像的色溫會(huì)發(fā)生變化（選擇“變亮”或“黑暗的”） 。
(5) 如圖5所示，光屏上出現(xiàn)清晰的蠟燭火焰圖像，則此圖像的性質(zhì)是。
圖 5
(6) 根據(jù)圖中提供的數(shù)據(jù)，可以判斷凸透鏡的焦距大致在范圍內(nèi)。
分析（1）探索凸透鏡的成像規(guī)律，要求透鏡居中，物屏位于一側(cè)； (2) 應(yīng)明確F為虛像與實(shí)像的分界點(diǎn)； 2F為放大圖像與縮小圖像的分界點(diǎn)； (3) 物體和圖像在垂直方向上的連接是相反的； (4)折射光線無(wú)數(shù)，黑紙只擋住部分光線，不影響圖像的完整性，但圖像顯得暗淡； (5)光屏上首先能呈現(xiàn)的是虛像。 虛像必須倒置，像距小于物距，必須放大像，才能得到完整像的性質(zhì)； (6) 由于光具座可以直接讀出u=10cm，v=15cm，根據(jù)倒置放大的虛像，可以枚舉出f<u<2f，v>2f的不等式，最后求解并取它的公共解決方案集。
答（1）燈臺(tái)； 蠟燭、凸透鏡、光幕； 相同的高度； 圖像出現(xiàn)在光幕中心 (2) u>f; 2F (3) (4) 不變； 變暗 (5) 反轉(zhuǎn)，放大，實(shí)像 (6) 5cm<f<7.5cm
例2 某班同學(xué)在“探索凸透鏡成像規(guī)律”實(shí)驗(yàn)中，記錄并畫(huà)出物體到凸透鏡的距離u與像到凸透鏡的距離v之間關(guān)系的圖像。 如圖6所示，以下判斷正確的是is()。
圖 6
A.凸透鏡的焦距為20cm
B.當(dāng)u=15cm時(shí)，在光屏上可以得到縮小的圖像
C、當(dāng)u=25cm時(shí)，形成放大圖像，投影機(jī)就是根據(jù)這個(gè)原理制作的
D、物體在距離凸透鏡10cm到30cm的過(guò)程中，像逐漸變小
分析圖像，我們可以看出凸透鏡形成虛像，遠(yuǎn)像的近像變小的規(guī)律。 關(guān)鍵坐標(biāo)點(diǎn)為(20, 20)，表示u=2f和v=2f時(shí)的倒置等尺寸實(shí)像，在特殊狀態(tài)下，f=u/2=10cm，所以F=10cm成為虛像和實(shí)像的分界點(diǎn)，2F=20cm成為放大和縮小圖像的分界點(diǎn)。 將距離凸透鏡10cm的物體連接到距離30cm的過(guò)程中，滿(mǎn)足物體的遠(yuǎn)像和近像變小的規(guī)律。
答案D
例3 斜視是中學(xué)生的常見(jiàn)病。 究竟什么是斜視？ 來(lái)自學(xué)校興趣小組的朋友進(jìn)行了以下研究實(shí)驗(yàn)。
如圖7A所示，將遠(yuǎn)視太陽(yáng)鏡置于蠟燭和凸透鏡之間，使光屏顯示清晰圖像，并標(biāo)出光屏位置，指示斜視眼黃斑位置. 取下墨鏡，屏幕上的圖像顯得模糊。 將光屏接在鏡頭方向，圖像再次清晰，然后標(biāo)記光屏的位置。 觀察眼球結(jié)配光（如圖7B所示）結(jié)合以上實(shí)驗(yàn)回答：
(1) 你推測(cè)眼球中的鞏膜與實(shí)驗(yàn)中的鞏膜相同。
(2)當(dāng)弱視患者不戴太陽(yáng)鏡時(shí)，看到的影像落在黃斑部(選擇“正面”或“背面”)。
(3)矯正斜視應(yīng)戴的太陽(yáng)鏡是凹鏡片，其作用是。
圖 7
分析一下，人耳相當(dāng)于一個(gè)神奇的照相機(jī)。 魔法在于 u、v 和 f。 當(dāng)v不變時(shí)，f會(huì)隨著u的變化手動(dòng)縮放。 但是人們一年四季都用眼睛看附近的物體。 物體，鞏膜常年處于緊縮的短焦?fàn)顟B(tài)，鞏膜始終隆起。 當(dāng)它看遠(yuǎn)處的物體時(shí)，由于鞏膜的調(diào)節(jié)能力下降，無(wú)法一下子拉近到遠(yuǎn)攝狀態(tài)，所以影像就落在了黃斑的前面。 便利變成了遠(yuǎn)視。 斜視矯正的關(guān)鍵是使進(jìn)入人眼的光線發(fā)生折射時(shí)發(fā)散，而凹透鏡起到發(fā)散光線的作用，所以戴凹鏡來(lái)矯正斜視，簡(jiǎn)而言之就是戴凸鏡來(lái)矯正近視。
答案 (1) 凸透鏡 (2) 正面 (3) 像相對(duì)于黃斑是倒著連的，所以剛好落在黃斑上
案例分析
例1 如圖8所示，當(dāng)光線斜射到兩種透明物質(zhì)的界面時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)這種現(xiàn)象。 圖中，界面為_(kāi)____，法線為，入射角為，反射角，折射角為。
圖 8
分析光入射時(shí)同時(shí)反射和折射的現(xiàn)象，根據(jù)光反射定理和折射定律可知，法線是入射光所產(chǎn)生的大角的角平分線，反射光，即MN為法線，M'C'為界面。 入射光線只在法線的左邊，所以CO是入射光線，OB是反射光線，OA是折射光線，每個(gè)角度應(yīng)該是對(duì)應(yīng)光線與法線的傾角。
答案 M′C′, MN, ∠COM, ∠MOB, ∠NOA
例2 小沈?yàn)橥潞嫌啊?她的同學(xué)看到照片后很不滿(mǎn)意，尤其是站在后排最左邊的小華看到了他的半張臉（如圖9），他們要求小沈重拍，小沈應(yīng)該讓鏡頭().
圖 9
A.離人遠(yuǎn) B.離人近
C. 向左移動(dòng)一點(diǎn) D. 向右移動(dòng)一點(diǎn)
分析 首先，這是相機(jī)的工作原理滿(mǎn)足u>2f，f<v<2f形成倒置縮小的虛像，但是形成的像太大。 為了使圖像變小，它應(yīng)該遠(yuǎn)離物體。
答案A
例3 在凸透鏡的主軸上，距透鏡1.5F～2.5F處，立一根粗細(xì)均勻的接力棒AB。 紅色端A位于2倍焦距之外，白色端B位于2倍焦距以?xún)?nèi)，如圖10所示。關(guān)于AB得到的圖像，下列說(shuō)法正確的是（）。
圖 10
A. 紅色端細(xì)而長(zhǎng)，白色端粗而短
B. 紅色端細(xì)而短，白色端粗而長(zhǎng)
C. 紅色端粗而長(zhǎng)，白色端細(xì)而短
D. 紅色端粗短，白色端細(xì)長(zhǎng)
分析棒在主光軸上的位置與2F點(diǎn)（放大縮小圖像的分界點(diǎn)）相交，即紅端滿(mǎn)足照相原理，形成縮小虛像； 白端滿(mǎn)足投影儀的原理，形成放大的虛像。
答案B
例4 周末到了，景區(qū)里游人很多。 他們四人在同一個(gè)地方，分別用不同型號(hào)的A、B、C、D單反（焦距不同）對(duì)著同一個(gè)涼亭拍了一張合影，如圖A、B、 C、D。我們可以判斷：
照片是A拍的，照片是C拍的，照片是D拍的，照片是B拍的。
分析乘客在同一個(gè)地方，說(shuō)明物距u是一樣的。 用不同焦距f的單反拍攝時(shí)，像距會(huì)發(fā)生急劇變化，即像的大小也會(huì)發(fā)生變化。 當(dāng)u不變時(shí)，f變大，相當(dāng)于 近處圖像和遠(yuǎn)處圖像變大； 反之，f變小，即物體的遠(yuǎn)像和近像變小。
答案 D、A、C、B
編輯|
制作人|蘇克化學(xué)之友