透镜及其应用(第五章,八上,总结笔记) |
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1.透镜;2.生活中的透镜;3.凸透镜成像的规律;4.眼睛和眼镜;5.显微镜和望远镜 1.透镜(1)透镜 透镜:透明物质制成(一般是玻璃),至少有一个表面是球面的一部分,对光起折射作用的光学元件。 透镜类型:①凸透镜(边缘薄,中央厚,如下图甲);②凹透镜(边缘厚,中央薄,如下图乙)。 图1【主光轴和光心】 表1透镜是一种模型,常见物体如近视镜、远视镜、放大镜,甚至一滴水都可以看做是一个透镜。 (2)透镜对光的作用 凸透镜:对光有会聚作用。(如图所示,凸透镜相当于两个三棱镜组合,厚的一端相对)凹透镜:对光有发散作用。(如图所示,凹透镜相当于两个三棱镜组合,薄的一端相对) 图2【注意】 ①凸透镜对光线具有会聚作用,但并不是说通过凸透镜后的光束一定会聚在一点,或一定是一束会聚光束,因为会聚是相对于不发生折射时的光线来说的。 ②凹透镜对光线具有发散作用,但并不是说通过凹透镜后的光束一定是发散的,或延长不相交,因为发散是相对于不发生折射时的光线来说的。 (3)焦点和焦距 焦点:凸透镜能使跟主轴平行的光线会聚在主光轴上的一点,这点叫透镜的焦点,用“F”表示。虚焦点:跟主光轴平行的光线经凹透镜后变得发散,发散光线的反向延长线相交在主光轴上一点,这一点不是实际光线的会聚点,所以叫虚焦点。 焦距:焦点到光心的距离叫焦距,用"f"表示。 凸透镜有两个焦点,并且关于光心对称;凹透镜有两个虚焦点,关于光心对称。 凸透镜的焦距F的大小表示其会聚能力的强弱,F越小,对光的会聚能力越强;凹透镜焦距的f大小表示其发散能力的强弱,f越小,对光的发散能力越强。 由于光路可逆,若把光源放在焦点上,光源射向透镜的光,经凸透镜折射后将变为平行光,因此利用凸透镜可产生平行光。 【凸透镜、凹透镜与凸面镜、凹面镜】 表2【三条特殊光线】 表32.生活中的透镜(1)照相机 ①照相机原理:来自物体的光经过照相机镜头(凸透镜)后会聚在胶卷上,形成被照物体的像。胶卷上涂着一层对光敏感的物质,它在曝光后发生化学变化,物体的像就被记录在胶卷上,经过显影、定影后成为底片,再用底片洗印就可以得到相片。 图3②构造:镜头(凸透镜)、胶片、调焦环、光圈环、快门等几部分组成。如下图。 图4③成像特点:照相机成缩小、倒立的实像;像距小于物距;像与物体位于凸透镜的两侧。 物体离照相机镜头越远,物体在胶卷上所成的像越小,像的位置(底片或胶片到镜头的距离)越近。 (2)幻灯机和投影仪 成像原理及示意图如下。 图5构造:凹面镜、光源、螺纹透镜、凸透镜、平面镜。 表4【成像特点】 ①透明胶片到镜头的距离(物距)小于镜头到屏幕的距离(像距);②透明胶片离镜头越近时,屏幕上所成的像越大,像到镜头的距离越大。所以要想让屏幕上的像大一些,向下调凸透镜,减小凸透镜到物体的距离,增大投影仪到光屏的距离。 ③幻灯机(投影仪)成的像上下颠倒,左右相反。如下图。 图6(3)放大镜 成像原理:放大镜(凸透镜)成正立、放大的虚像。 【成像规律】 ①像与物体位于凸透镜的同侧; ②放大镜离被观察的物体越近,所成的像越小;放大镜离物体越远,所成的像越大; ③如果放大镜与物体的距离大到一定程度,所成的放大的虚像便消失了。 (4)实像和虚像 实像:由际光线会聚而成的,可以用光屏承接的像。 照相机和投影仪所成的像,是光通过凸透镜射出后会聚形成的,如果把感光胶片放在适度的位置,能记录下所成的像。这种像叫做实像。 虚像:没有实际光线会聚,出射光线的反向延长线相交所成的像。或者说,没有实际光线会聚,只是人眼逆着出射光的方向看去,感到光是从虚像处发出。 物距:物体和透镜之间的距离叫物距,常用字母表示。 像距:像和透镜之间的距离叫像距,常用字母表示。 【实像和虚像的区别】 表63.凸透镜成像的规律实验:凸透镜成像的规律 (1) 实验目的:观察凸透镜成各种像的条件 (2)实验器材:凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴 图7(3)实验步骤 ①共轴调节,把蜡烛、凸透镜、光屏依次摆放在光具座上。点燃蜡烛,调整蜡烛、凸透镜、光屏的中心大致在同一高度。 ②把蜡烛放在较远处,使>2f,移动光屏,直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察这个像是倒立的还是正立的,是放大的还是缩小。测量像距和物距。 ③把蜡烛移向凸透镜,让蜡烛到凸透镜的距离等于2f,移动光屏,直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。 ④把蜡烛再靠近凸透镜,让蜡烛到凸透镜的距离在2f>>f,移动光屏,直到光屏上出现明亮、清晰的烛焰的像。观察像到凸透镜的距离、像的倒正和大小。测量像距和物距。 ⑤把蜡烛继续靠近凸透镜,让蜡烛在凸透镜的焦点上,移动光屏,看是否能够成像 ⑥把蜡烛移动到凸透镜的焦点以内,移动光屏,在光屏上还能看到烛焰的像吗? ⑦实验表格 表7(4)实验结论 表8总结凸透镜成像规律,可简要归纳成“一焦分虚实,二焦分大小;成实像时,物近像远像变大;成虚像时,物近像近,像变小。” “一焦分虚实”:物体在一倍焦距以内成虚像,一倍焦距以外成实像。 “二焦分大小”:物距小于二倍焦距,成放大的像,(焦点除外)*;*物距大于二倍焦距成缩小的。 “成实像时,物近像远像变大”:成实像时,物体靠近透镜,像远离透镜,像逐渐变大。 “成虚像时,物近像近像变小”:成虚像时,物体靠近透镜,像也靠近透镜,像逐渐变小。 (5)注意事项 ①测量凸透镜的焦距:利用平行光源或太阳光粗测凸透镜的焦距。(实验室提供的凸透镜的焦距有5cm、10cm和30cm,我们所选的透镜最好在10cm—20cm之间,太大或太小都不方便)。 ②操作过程中,应固定好蜡烛、凸透镜,然后移动光屏,直到在光屏上得到一个清晰的像为止,读出物距与像距的大小。 ③当物距小于焦距时,无论怎样移动光屏,在光屏上也找不到物体的像。此时应去掉光屏,透过凸透镜观察火焰的成像情况。 (6)凸透镜成像光路图 ① 成倒立缩小实像时,物距$\mu>2f$,像距$2f>\nu>f$,如下图所示: 图8②成倒立放大实像时,物距2f>>f,像距>2f,如下图所示: 图9③成正立放大虚像时,物距 |
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