第一节   透  镜

【课标指南】

1．知识与技能：（1）了解什么是凸透镜，什么是凹透镜，了解透镜的焦点、焦距；（2）了解凸透镜和凹透镜对光的作用．

2．过程与方法：观察凸透镜对光的会聚和凹透镜对光的发散作用．

3．情感态度与价值观：能保持对自然界的好奇，初步领略自然现象的美好和谐．

4．重点与难点：重点是凸透镜和凹透镜以及两种透镜对光的作用；难点是焦点和焦距．

【典例剖析】

例1 ：将凸透镜的一面正对着太阳，另一面正对着一张白纸，改变凸透镜和白纸之间的距离，观察白纸上的光斑，直到纸上的光斑最小、最亮．这时，镜片与白纸之间的距离近似等于凸透镜的         ．

思路导航：射到地面的太阳光是平行光，题中两次强调正对，是说太阳光沿主光轴射入凸透镜，根据凸透镜对光的作用特点，平行于主光轴入射的光线会聚于焦点．题中最小最亮的光斑处即为焦点，这时透镜与白纸之间的距离即为焦距．

答案：焦距．

学法指津：弄清楚凸透镜对光的作用以及焦点和焦距的概念是解决问题的关键．

练习：1．下面是一些光学元件，根据其特点及作用，回答下列问题

A．小孔            B．平面镜            C．凹面镜

D．凸面镜          E．凸透镜            F．凹透镜

(1) 对光有发散作用的元件有       ；

(2) 对光没有会聚作用，也没有发散作用的元件有        ； 

(3) 有实焦点的元件有               ；

(4) 有虚焦点的元件有               ；

(5) 有两个焦点的元件有             ；

(6) 只有一个焦点的元件有           ；

(7) 没有焦点的元件有               ；

(8) 利用光的反射现象的元件         ；

(9) 利用光的折射现象的元件         ；

(10)利用光的直线传播的元件         ；

例2．关于透镜对光的作用的讨论，正确的是（　　）

A．跟主光轴平行的光线通过凸透镜会聚在焦点上

B．凸透镜能使会聚光线提前会聚

C．跟主光轴平行的光线通过凹透镜成发散光线

D．凹透镜能使会聚光线延后会聚.

思路导航：由透镜对光线的作用特点可知：跟主光轴平行的光线通过凸透镜会聚在焦点上，通过凹透镜成发散光线．凸透镜对光线的会聚作用是使通过凸透镜的光线会聚程度变大，即原来会聚的光线通过凸透镜后提前会聚一点；原来发散的光线发散程度变小．凹透镜对光线的发散作用是使通过凹透镜后的光线发散程度变大，即原来会聚的光线通过凹透镜延后会聚一点，原来发散的光线变得更加发散．

答案：A、B、C、D

学法指津：记住透镜对光线的作用特点，注意对会聚作用和发散作用的正确理解．

练习：2．凸透镜对光的作用，下列说法正确的是（   ）

A．光通过凸透镜后会变成平行光          B．光通过凸透镜后会相交于焦点

C．只对平行于主光轴的光才有会聚作用    D．对任何光都有会聚作用

例3：如图3-1-1所示：“F”为凸透镜的焦点，光线ａ平行于主光轴入射到凸透镜上，光线ｂ通过焦点入射到凸透镜上，光线ｃ通过凸透镜的光心．画出ａ、ｂ、ｃ光线经过凸透镜后的折射光线．

思路导航：凸透镜能使平行于主光轴的光线会聚于焦点，所以光线ａ通过凸透镜后要会聚在焦点上；根据光路在折射现象中的可逆行可知，从焦点发出的光线经过凸透镜后应该是平行于主光轴的光线，故光线ｂ经过凸透镜后要画成与主光轴平行的光线；根据光心的意义，可知通过光心的光线传播方向不变，因此光线ｃ通过凸透镜后方向不改变．

答案：如图3-1-2所示．

图3-1-2

图3-1-1

学法指津：正确画出透镜的三条特殊光线是作光路图的基本要求．

练习：3．如图3-1-3所示，光线通过透镜后折射光线正确的是（   ）

图3-1-3

例4： 根据光线通过透镜前后的传播方向在图3-1-4中填上合适的透镜．

思路导航：从甲图可以看到透镜前的光线是平行与主光轴的，透镜后的光线与透镜前的光线比较是发散的，而只有凹透镜对光线有发散作用，所以应该填凹透镜．从乙图可以看到透镜后的光线与透镜前的光线比较是会聚的，而只有凸透镜对光线有会聚作用，因此应该填凸透镜．

图3-1-4

答案：如图3-1-5所示．

图3-1-5

学法指津：正确理解凸透镜的会聚作用和凹透镜的发散作用，是判断透镜类型的依据．注意：凸透镜对光线的会聚作用得到的不一定是会聚光线，而凹透镜对光线的发散作用得到的也不一定是发散光线．会聚作用或发散作用是一种效果，而会聚光线或发散光线才是一种结果．

练习：4．在图3-1-6所示的方框中，填入适当的透镜．

图3-1-6

你做对了吗?

练习：1．（1）D、F （2）A、B （3）C、E （4）D、F （5）E、F （6）C、D（7）A、B（8）B、C、D （9）E、F（10）A　2．D　3．D　4．略

【实验探究】

例1：给你一块透镜，你能用几种方法科学地判断它是凸透镜还是凹透镜？（注意：光学仪器的表面是严禁用手触摸的）

思路导航：根据透镜的结构特征，通过观察可知：中间厚边缘薄的是凸透镜，中间薄边缘厚的是凹透镜．根据透镜对光线的作用特点，让太阳光（或其他平行光线）通过透镜，能使光线会聚的是凸透镜，使光线发散的是凹透镜．

答案：方法一：观察透镜，中间厚边缘薄的，为凸透镜，中间薄边缘厚的，则为凹透镜．

方法二：将透镜对着太阳光，若能将光线会聚，则为凸透镜，对光线发散的，则为凹透镜．

学法指津：要判断透镜的类型，可以从透镜的结构特征、对光线的作用效果入手．还有其他的方法，请同学们自己思考．

例2： 小红选了A、B、C 三个透镜，它们由同种材料组成（如左图）．小红让一束平行光分别经过A、B、C三个透镜，得到右图所示的情况．体会小红的探究过程，你得到的结论是                                        ．

图3-1-7

思路导航：从图中可以看出，太阳光与凸透镜的主光轴平行，通过凸透镜后会聚于主光轴上一点，这一点是凸透镜的焦点；同时还看到凸透镜中间凸起程度越大，即凸透镜越厚，对光的会聚能力越强．

答案：平行于主光轴的光线能会聚在凸透镜的焦点上；凸透镜中间越厚，对光线的会聚能力越强，焦距越小．   

学法指津：通过这道题的分析，我们不仅要知道凸透镜对光有会聚作用，还应该明白不同的凸透镜焦距不同，对光线的会聚能力不同．请你思考：如何比较几个凸透镜的焦距大小？

【知识回顾】

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

【物理趣谈】

凸透镜在水底下

        一凸透镜在空气中的焦距为f，如果把凸透镜浸在水里，它的焦距还是f吗？当光由空气斜射到水面或玻璃表面时，折射光线会向法线偏折，即折射角小于入射角．如果把玻璃的凸透镜放在水里，光从水里进入玻璃的时候，折射光的偏折程度要小得多，因为玻璃对光的偏折能力略大于水对光的偏折能力．也就是说，一束平行光在水里通过玻璃凸透镜时，折射光的会聚点F′跟凸透镜光心的距离f′大于一束平行光在空气中经过玻璃凸透镜折射光的会聚点F 跟凸透镜光心的距离f，即凸透镜的焦距f′>f．因此玻璃凸透镜由空气中放入水里，它的焦距变大了．

【智能冲浪】

一．基础训练

1．透镜可分为两类：一类是       厚      薄的，叫做     镜，它能使光线       ，所以又叫做        透镜；另一类是      薄       厚的，叫做    镜，它能使光线       ，所以又叫做        透镜．

2．老花眼镜（远视眼镜）是        镜，近视眼镜是       镜．

3．凸透镜有     个        焦点．

4．根据凸透镜对光线的会聚作用和光路的可逆行原理可知：①平行于主光轴的入射光线经凸透镜折射后通过          ；②通过透镜光心的光线，其方向          ；③ 通过焦点的入射光线经过凸透镜折射后              ．

5．小华用      透镜会聚太阳光，在         处可以点燃火柴；把光源放在凸透镜的    处，通过凸透镜后成为一束平行光线．

6．有两个直径相同的凸透镜甲和乙，已知甲的焦距大于乙的焦距，则对光的偏折能力较强的是      ． 

7．一束光线经过凸透镜折射后，则（   ）

A．一定是平行光束      B．一定是会聚光束

C．一定是发散光束      D．一定你原来靠近主光轴

8．“用冰取火”时，首先要把冰块磨成（   ）

A．凸透镜       B．凹透镜       C．平面镜       D．凸面镜 

9．完成图3-1-8所示光路图

图3-1-8

二．能力训练

图3-1-9

10．一天，小雨在百货商店里发现有一种新型手电筒，他非常感兴趣．这种手电筒的灯泡做成如图3-1-9所示的形状，它的前端相当于一个        ．使用这种灯泡可以省去一般手电筒中的一个零件，即       ，灯丝应处于       ．

11．夏令营活动中，小华和他的同伴们经过森林公园，刚走进园内，一幅醒目的告示牌出现在他们眼前，“为了防止森林火灾，请不要随地丢弃透明的饮料瓶！”小华沉思了片刻，立即明白了：一旦雨水进入饮料瓶后，对光的作用就相当于一个       ，对太阳光有     作用，可能会导致易燃物着火．

12．关于透镜，下列说法中正确的是（   ）

A．凸透镜和凹透镜都有焦点，凸透镜有实焦点

B．凸透镜对光有会聚作用，因此通过凸透镜的光一定会聚于焦点

C．凸透镜只对平行光有会聚作用

D．凹透镜对光有发散作用，因此通过凹透镜的光束一定是发散光束

13．如图3-1-10所示,某同学将凸透镜正太阳光,将一张白纸放在凸透镜的另一侧逐渐远离透镜,看到的现象是(    )

A．白纸上有缩小的光斑(小亮点),光斑的大小不变

B．白纸上的光斑先变大，再变小

C．白纸上的光斑先变小，再变大

D．以上说法都不对

图3-1-11

图3-1-10

 

14．如图3-1-11所示，一塑料薄膜组成的棚顶下堆放着一堆干草，夏天的雨后，阳光穿过薄膜上的积水，照射到干草上，对于下列讨论，正确的说法是（    ）

A．薄膜上的积水形成一个平凸透镜，如果其焦点恰好能在干草处，干草有可能燃烧

B．透镜都是固体物质组成的，液体不能起凸透镜作用

C．起凸透镜作用的应该是塑料薄膜

D．水和塑料薄膜共同起凸透镜作用

15．如图3-1-12所示中的方框内只有一个光学元件，方框外单箭头、双箭头光线分别相互对应，表示了射入方框和射出方框的光线，试判断方框内所用的是什么元件，并填到适当的位置上，完成光路图．

图3-1-12

16．如何用简单的方法粗略地测量一个凸透镜的焦距？写出你所需要的器材和实验探究的步骤．

 

 

 

 

 

 

三．应用创新

17．小明和同学们一起在荒岛上进行野外生存训练，他们身边没有火柴，也没有打火机，怎么办？小明灵机一动，利用近视眼镜的镜片取火．你知道这其中的道理吗？

 

 

 

 

18．每个凸透镜都有焦距，而且它的焦距是一定的，那么凸透镜的焦距大小由什么决定呢？

甲猜想：凸透镜焦距的大小可能与凸透镜直径的大小有关；

乙猜想：凸透镜焦距的大小可能与凸透镜中间凸起的程度有关；

甲猜想：凸透镜焦距的大小可能与凸透镜的焦点的远近有关；

你的猜想是                                                  ．

请你将上述任一猜想设计实验进行探究．并完成如下工作：

（1）你这次探究的主要器材有哪些?

 

 

（2）请你写出探究的主要步骤.

 

 

 

（3）请你设计出实验现象与实验数据的记录表格.

 

 

 

（4）在这次探究过程中,你运用的主要科学研究方法是什么?

 

 

参考答案

 

 

１．中间  边缘,   凸透  会聚  会聚  中间  边缘  凹透  发散  发散  ２．凸透  凹透  3．2  实  4．①焦点  ②不变  ③平行于主光轴  5．凸  焦点  焦点  6．乙  7．D  8．A  9．略  10．凸透镜  凹镜  焦点上  11．凸透镜  会聚  12．A  13．C  14．A、D  15．略

16．器材：凸透镜  刻度尺  白纸  太阳光或其他平行光源  步骤 ：（1）在阳光下固定一个凸透镜，让阳光垂直照射凸透镜（2）在凸透镜后面放一张纸，前后移动白纸，直到白纸上得到一个最小的亮点为止，固定白纸位置（3）用刻度尺测出凸透镜和白纸之间的距离即为凸透镜的焦距  17．把近视的眼睛的镜片装装水，变成凸透镜  将太阳光会聚取火  18．凸透镜焦距的大小可能与制成凸透镜的材料有关（其他说法，只要合理均可）如就凸透镜焦距的大小可能与制成凸透镜的材料有关设计实验探究．器材:三只大小、形状完全相同的凸透镜(分别由玻璃、水晶、塑料三种材料制成)、刻度尺、太阳光．步骤：利用凸透镜会聚太阳光，用刻度尺测凸透镜的焦距．①用玻璃透镜会聚太阳光，通过调整它到地面的距离使地面上出现最小的光斑，用刻度尺量出透镜到光斑的距离即焦距．②用水晶透镜进行上述实验．③用塑料透镜进行上述实验．④比较三种透镜的焦距，得出结论．实验数据记录如下表：

透镜材料	玻璃	水晶	塑料
透镜焦距（㎝）

(1)  控制变量法．