第四章：光的折射 透镜
一、知识要点
照法。生活中的放大镜是凸透镜。
4、凸透镜对光线有会聚作用，也叫会聚透镜。凹透镜对光线有发散作用，也叫发散透镜。
光线经过凸透镜会聚成一个最小、最亮的光斑，这个光斑叫做焦点，用F表示（焦点的温度较高）。焦点与透镜中心的距离叫做焦距，用 f表示。透过光心且垂直于透镜平面的直线叫做主光轴。
5、经过透镜的三条特殊光线：
经过光心的光线，经过凸透镜（或凹透镜）后，传播方向不变。
平行于主光轴的光线，经过凸透镜后，经过焦点射出。
平行于主光轴的光线，经过凹透镜后，折射光线的反向延长线过焦点。
经过焦点的光线，经过凸透镜后，折射光线平行于主光轴。
延长线经过焦点的光线，经过凹透镜后，折射光线平行于主光轴。
6、活动4.5 “探究透镜的奥秘”说明：一束光线经三棱镜后，折射光线偏向三棱镜的底面。可以把凸、凹透镜看成是由许多三棱镜所组成，利用三棱镜对光线的作用，可以解释凸、凹透镜对光线的作用。
3、投影仪和电影放映机是利用凸透镜能成倒立放大实像的原理制成的(f 4、放大镜是利用凸透镜成正立、放大的虚象(u 5、视力缺陷有近视和远视两种。 近视眼看不清远处的物体，物体经晶状体成像在视网膜的前方。用凹透镜矫正。 远视眼看不清近处的物体，物体经晶状体成像在视网膜的后方。用凸透镜矫正。 （五）望远镜与显微镜 1、通常的望远镜可看做成由两个透镜组成，靠近眼睛的透镜叫做目镜，靠近被观察物体的透镜叫做物镜。 2、望远镜分为两种：伽利略望远镜和开普勒望远镜。 伽利略望远镜：目镜是凹透镜，物镜是凸透镜。 开普勒望远镜：目镜是凸透镜，物镜是凸透镜。 3、不能直接用望远镜去观察太阳或其他强光源。 4、显微镜的目镜和物镜都是凸透镜，目镜的焦距较长，物镜的焦距较短。 二、重难点例题分析 【例题1】（09四川绵阳）《史记》、《梦溪笔谈》中都有海市蜃楼的记载，宋代大诗人苏轼在《登州海市》中也描述过海市蜃楼的奇观。海市蜃楼现象的产生是由于（ ） A．光的折射 B．光的反射 C．光的直线传播 D．光的色散 【解析】海市蜃楼的形成是由于远处的景物反射的光线经过不均匀的大气层后发生光的折射 现象，在很远处形成了折射的像。海市蜃楼现象多出现在大海或沙漠的上方，因为那些地方 上方的空气密度不均匀。 【答案】 A 【例题2】（09江苏）下列光现象中，由于光的折射而形成的是 （ ） 【解析】A、月影是平面镜成像，是光的发射形成的。B、笔发射断折是因为光从水中进入空 气中发生折射形成的。C、孔雀是影子，影子的形成是因为光的直线传播形成。D、汽车的观 后镜能够看到后面的景物，是利用平面镜成像，是光的反射形成的。 【答案】 B 【例题3】（09湖南娄底）下列光路图能正确反映光线从空气斜射入玻璃中的是（ ） 【解析】利用光的折射规律，发现光从空气斜射入水（或玻璃）中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角。 【答案】 A 【例题4】（09河北）下图是物体A通过凸透镜（透镜未标出）成像的示意图3。当凸透镜放在哪点时，才能产生图中所成的像A’( ) A．a点 B．b点 C．c点 D．d点 【解析】本题考查凸透镜成像规律。从图可知，A’与A相比是倒立缩小的实像，根据凸透镜成像规律，发现u> f 【答案】 C 【例题5】（09河南）凸透镜成像规律时，保持凸透镜的位置不变，先后把蜡烛放在a、b、c、d四点并分别调整光屏的位置，如图4所示，探究后他总结出下列说法。 其中正确的是（ ） A．照像机是利用蜡烛放在a点的成像特点制成的 B．放大镜是利用蜡烛放在b点的成像特点制成的 C．幻灯机是利用蜡烛放在d点的成像特点制成的 D．蜡烛放在b点成的像比它放在c点成的像大 【解析】本题考查凸透镜成像的规律的应用。照相机是利用凸透镜能成倒立缩小实像的原理制成的(u>)。放大镜放大镜是利用凸透镜成正立、放大的虚象(u 【答案】A 【例题6】（09成都）图5所示的四幅图，有的能够说明近视眼或远视眼的成像原理，有的给出了近视眼或远视眼的矫正方法。下列判断正确的是（ ） A．图①能够说明远视眼的成像原理，图③给出了远视眼的矫正方法 B．图②能够说明远视眼的成像原理，图④给出了远视眼的矫正方法 C．图①能够说明近视眼的成像原理，图③给出了近视眼的矫正方法 D．图②能够说明近视眼的成像原理，图③给出了近视眼的矫正方法 【解析】视力缺陷有近视和远视两种。近视眼看不清远处的物体，物体经晶状体成像在视网膜的前方，用凹透镜矫正，可以使像清晰的呈在视网膜上。远视眼看不清近处的物体，物体经晶状体成像在视网膜的后方，用凸透镜矫正，可以使像清晰的呈在视网膜上。 【答案】A 【例题7】（09金华）多媒体辅助教学以它的独特魅力给课堂教学增添了生机和活力。多媒体教室的投影银幕是用粗糙的白布制成的，投影仪的折光系统相当于一个凸透镜。下列说法正确的是（ ） A．凸透镜对光线起发散作用 B．全班同学都能看到画面是因为光射到投影银幕上发生了镜面反射 C．全班同学都能看到画面是因为光射到投影银幕上发生了漫反射 D．镜面反射遵循光的反射定律，漫反射不遵循光的反射定律 【解析】凸透镜对光线有会聚作用。投影仪投出的像到屏幕上，由于屏幕不光滑，会发生漫反射，向四周反射，这样坐在教室各个位置的学生都可以看到屏幕上的字。对于镜面反射和漫反射都遵循光的反射定律。 【答案】 C 【例题8】（09泰安）在利用光具座进行凸透镜成像的实验探究中： （1）如图6甲所示，一束平行于凸透镜主光轴的光线经过凸透镜后，在光屏上形成了一个最小、最亮的光斑。由图可知，凸透镜对光线具有 作用，该凸透镜的焦距是 cm。 （2）将蜡烛、凸透镜、光屏依次放在光具座上，点燃蜡烛后，无论怎样移动光屏都不能在光屏上得到像，请你指出其中一条可能的原因： 。 （3）调整后，把烛焰放在距凸透镜处时（如图6乙），在凸透镜另一侧前后移动光屏，会在光屏上得到一个倒立、 的实像（填写像的性质）； (填光学仪器)就是利用这一成像规律工作的。如果将蜡烛在乙图的基础上远离透镜，仍要在光屏上得到清晰的像，光屏应向 (选填“靠近”或“远离”）透镜的方向移动。 【解析】在凸透镜成像的实验中，光屏上形成了一个最小、最亮的光斑就是焦点，说明对光线有会聚作用，而光心到亮斑的距离就是焦距。根据凸透镜成像特点可知，当u 【答案】（1）会聚（1分） 11 （2）蜡烛放在了凸透镜焦点以内（或蜡烛、凸透镜和光屏三者的中心不在同一条直线上） （3）放大 投影仪（或幻灯机） 靠近 三、综合练习 （一）选择题 1．在池边看水中的鱼，看到鱼的位置比实际要浅，这是由于（ ） A．光线从水中射入空气时发生折射，折射角大于人射角 B．光线从空气射人水中时发生斤射，折射角小于入射角 C．光线在水面处发生镜面反射 D．光线在水面处发生漫反射 2．下列折射光路正确的是（ ） 3．在颐和园的昆明湖的水中可以看十七孔桥的倒影，还可以看到鱼在水中游、云在水中飘 的情景，下列说法正确的是（ ） A.看到十七孔桥的倒影是虚像，属于光的直线传播 B.看到水中游动的鱼是鱼的实像，属于光的折射．看到云在水中飘是云在水中的虚像，属于光的反射 C.看到云在水中飘是云在水中的虚像，属光的反射 D.均为虚像，属于光的折射 4．站在岸上的人看到有一鱼静止在水中，如果他想用激光手电筒的光束射中它，则应瞄准（ ） A.看到的鱼 B.看到鱼的下方 C.看到的鱼的上方 D.看到的鱼的前方 5．一盏探照灯装在东面看台上，灯光朝西斜向下射到没有水的游泳池的底的中央，在将游泳池逐渐灌满水的过程中，池度的光斑将（ ） A．向东移动后静止 B．向西移动后静止 C．先向东移动后向西移动 D．仍在原来位置 6．观察水边风景照片，总会发现倒影部分比实物本身暗一此，这是由于（ ） Ａ.入射光线被反射掉一部分 B．人射水面的光线有一部分折射入水中 C. 眼睛的一种习惯感觉 D．冲洗照片质量有问题 7．一个物体到凸透镜的距离为时，在光屏上得到一个放大的实像，若把物体沿凸透镜主轴移动到距凸透镜处，则成像的情况一定是（ ） A.放大的实像 B.等大的实像 C.缩小的实像 D.上述三种情况都可能 8．物体从距凸透镜处移到距凸透镜处，调整光屏的位置，总能在光屏上得到倒立放大的像，由此可知此凸透镜的焦距可能是（ ） A B C D.以上都不对 9．下列说法错误的是 （ ） A.实像眼睛看不到，但能显示于光屏上 B.放映幻灯时，银幕上的像是倒立，放大的实像 C.虚像能用眼睛看到，但不能显示于光屏上 D.远视眼的人配戴凸透镜 10．测绘人员绘制地图时，常常需要在高空的飞机上向地面照相，称为航空摄影，若要使用航空摄影照相机的镜头焦距为,则底片到镜头间的距离为（ ） A以外 B以内 C.略大于 D.恰为 11．放映幻灯时，在屏幕上得到的是幻灯片上图像的（ ） A.正立放大的虚像 B.倒立放大的实像 C.倒立放大的虚像 D.正立放大的实像 12．平行光线经图8所示的中空玻璃砖后将会（ ） A.会聚 B.发散 C.仍为平行光 D.无法判断 13．下列现象中，属于光的折射现象是（ ） A.斜插入水中的筷子，从水面上看，水下部分的筷子向上弯折了 B.从平面镜中看见自己的像 C.在太阳光照射下树木出现了影子 D.平静的水面映出岸上的景物 14．下列关于折射现象中，说法正确的有（ ） A.光从空气进入水中时，折射角一定大于入射角 B.光从空气进入水中时，折射角一定小于入射角 C.光从水进入空气中时，传播方向有可能不变 D.光从水进入空气中时，传播方向一定改变． 15．下列关于显微镜和望远镜的说法正确的是（ ） A.天文望远镜能看见遥远的星体，是因为星体上的光线通过望远镜后所成的像比星体本身大得多 B.显微镜可以将来自物体的光线经过两次放大后成一个倒立.放大的实像 C.望远镜可以用一组凸透镜和凹透镜组合而成 D.显微镜可以用一组凸透镜和一组凹面镜组合而成 16．用普通望远镜观察远处物体时，突然有一只小飞虫飞到物镜上，则（ ） A.视野中出现了一只大飞虫 B.视野中出现了一只小飞虫 C.视野中出现了一个大黑点 D.视野中不会出现飞虫或黑点 17. 某校新建成一个喷水池，在池底的中央安装一只射灯。池内无水时，射灯发出的一束光照在池壁上，在S点形成一个亮斑，如图9所示。现往池内注水，水面升至a位置时，站在池旁的人看到亮斑的位置在P点; 如果水面升至b位置时，人看到亮斑的位置在Q点，则( ) A.P点在S点的上方，Q点在S点的上方 B.P点在S点的上方，Q点在S点的下方 C.P点在S点的下方，Q点在S点的上方 D.P点在S点的下方，Q点在S点上 18．下列现象中，属于光的折射现象的是（ ） A． 在太阳光照射下，地面上出现大树的影子 B．教室里的黑板“反光”
C．在岸边看到水中的鱼 D． 小孔成像 19．物理老师在实验室用某种方法在长方形玻璃缸内配制了一些白糖水。两天后，同学们来到实验室上，一位同学用激光笔从玻璃缸的外侧将光线斜向上射入白糖水，发现了一个奇特的现象：白糖水中的光路不是直线，而是一条向下弯曲的曲线，如图10所示。关于对这个现象的解释，同学们提出了以下猜想，其中能合理解释该现象的猜想是（ ） A.玻璃缸的折射作用 B.激光笔发出的光线木绝对平行 C.白糖水的密度不是均匀的，越深密度越大 D.激光笔发出的各种颜色的光发生了色散 20．如图11所示，OA是光从水中射入空气的一条折射光线，若OA与水面夹角60º，关于入射角α、折射光线与法线的夹角β的说法正确的是（ ） Ａ．α< 60º，β=60º Ｂ．α>60º，β＞60º Ｃ．α>30º，β=30º D．α＝30º，β＞30º 21．光从空气中斜射到一块水平透明玻璃板上，设入射角为α，反射光线跟折射光线之间的夹角为β.则下列说法正确的是( ) A.β随α的减小而增大 B.β随α的增大而增大 C.当α=30°时，β在120°到150°之间 D.当α=30°时，β可能大于150° 22.下列现象中，属于光的折射的是( ) A.三日同辉 B.汽车的观后镜 C.瞄准射击 D.舞蹈演员利用平面镜矫正自己的姿势 23．显微镜能对微小的物体进行高倍数放大，它利用两个焦距不同的凸透镜分别做为物镜和目镜，则物镜和目镜对被观察物所成的像是 （ ） A.物镜成正立.放大的虚像 B.物镜和目镜都成实像 C.物镜和目镜都成虚像 D.目镜成正立.放大的虚像 24．下列物理现象中：①老人用放大镜看书；②在岸上看水中的鱼；③太阳灶烧水；④水中的筷子变弯．其中属于光的折射的是 （ ） A.①②③ B.①②④ C.①③④ D.②③④ 25．在放映幻灯片时，要使得银幕上的像更大一些，下列操作中正确的是（ ） A.使幻灯机靠近银幕，并使幻灯片与镜头的距离变大 B.使幻灯机远离银幕，并使幻灯片与镜头的距离变大 C.使幻灯机靠近银幕，并使幻灯片与镜头的距离变小 D.使幻灯机远离银幕，并使幻灯片与镜头的距离变小 26．有A.B.C三块凸透镜，现用这三块凸透镜做成像实验，在保持各凸透镜跟烛焰距离相等的条件下，得到的实验记录如下： 由此可知A.B.C三个透镜的焦距关系为 （ ） A.fA＞fB＞fc B.fc＞fA＞fB C.fA＜fB＜fc D.fB＜fc＜fA 27．站在物理学角度，请选出下面诗词中有关带点词句的正确解释（ ） “鹰击长空，鱼翔浅底，万类霜天竞自由”（沁园春）：清澈的湘江，江水显得浅而见底，水天相映，嬉游的鱼儿，却似在蓝天中飞翔一般。 A.湘江水本来就浅，这是一种写实 B.这是光的反射现象，水底是实像 C.这是光的反射现象，水底是虚像 D.这是光的折射现象，水底是虚像 28．如图12，是一种称之为“七仙女”的神奇玻璃酒杯，空杯时什么也看不见，斟上酒，杯底立即显现出栩栩如生的仙女图．下列对仙女图形成原因的探讨，正确的是（ ） A.可能是酒具有化学显影作用 B.可能是斟酒后杯底凸透镜焦距变大，使图片在一倍焦距以内，成放大的虚像 C.可能是图片在杯底凸透镜焦点处成放大的像 D.可能是酒的液面反射，在酒中出现放大的像 （二）填空题 29．如图13所示，一束光在空气和玻璃两种介质的界面上发生了反射和折射，请判断： 是入射光线，玻璃在 （选 填“AB面的左方”、“AB面的右方”、“CD面的上方”或“CD面的下方”） 30．古诗词中有许多描述光学现象的诗句，如“潭清疑水浅”说的就是光的 现象；“池水映明月”说的就是光的 现象． 31.透镜一般分为两类：中间厚边缘薄的透镜叫 ，它对光线有 作用，所以又叫 ．中间薄边缘厚的透镜叫 ，它对光线有 作用． 32．要想利用凸透镜使小灯泡发出的光线变成平行光，应该把小灯泡放在凸透镜的 上． 33. 照相机的镜头相当于一个 镜，被拍摄的物体应在距镜头 的位置，在相当于 的胶片上得到 像． 34．来自远方物体的光，经眼球折光系统折射后成像情况如图14所示．根据该光路图，这个人可配戴装有 镜的眼镜加以矫正． 35．“每天测量体温”是科技中学预防“非典”的重要措施之一．，四位同学在测量自己的体温时，分别沿A、B、C、D方向观察读数，如图15所示．其中沿 方向观察易于读数，这是因为体温计在设计时应用了 36．在星光灿烂的夜晚，仰望天空，会看到繁星在夜空中闪烁，好像顽皮的孩子在不时地眨着眼睛，造成这种现象的原因是______________________ 37．通常的望远镜（或显微镜）可看着由 个凸透镜组成的，其中靠近眼睛的透镜叫 _______________镜． 38．有一片凸透镜和一片凹透镜也可以组成 镜． （三）作图题 39．一束光照在表面光滑的玻璃砖上，请完成光路图16． 40.完成光路图17。 41．在图18的方框内填上适当的光学元件。 42. 在下面各图中的适当位置，填入一个合适的光学器具。 43．画出图20所示中的折射光。 44．如图21所示，已知AB的折射光射到平面镜的O点上，试画出经过O点前后的光的传播路径． 45．填上合适的透镜并完成光路（图22）。 46．如图23所示，一束光线从玻璃射入空气中，请你在图中标出 入射光线和折射光线（在线上用箭头标出），并在Ⅰ、Ⅱ下面的括号内填上介质的名称． （三）实验与简答题 47．如图24所示，在观察凸透镜成像的实验中，若保持凸透镜的位置不变，将点燃的蜡烛分别放在A、B、C、D、E处，并分别调整光屏的位置，则： （1）把蜡烛放在 点，屏上出现的像最小； （2）把蜡烛放在 点，屏上出现的像最大； （3）把蜡烛放在 点，屏上不会出现像． 48．人类的眼睛 人类的眼睛很像一架照相机。眼睛与照相机的不同之处是：人的眼睛是通过调节晶状体的弯曲程度，改变晶状体的焦距来获得清晰的 、缩小的实像，如图25所示；普通照相机是在物距确定的情况下通过改变像距使像变得清晰。由眼睛的调节作用所能看清的最远点，叫远点，正常眼的远点在极远处。眼睛所能看清的最近的点，叫近点，正常眼的近点约距眼睛。眼睛是人体的重要器官，长时间的用眼，比如看书，看电视、计算机，都可以引起眼睛的疲劳，眼睛疲劳常见症状是头疼脑涨、眼睛发干。看物体时间较长也不易感到疲劳的距离叫明视距离，正常眼的明视距离。 (1)请把文中像的性质补充完整。 (2)人的眼睛是通过改变晶状体的 获得清晰的像，普通照相机是在物距确定的情况下通过改变 使像变得清晰。 (3)根据上文，你认为人的正常眼睛的观察范围是： (填以下选项)。 A．0～ B．～ C．一极远处 D．0～ (4)如何预防眼睛疲劳，请你提出一条合理化建议： 。 49.某校同学在学习了眼睛和眼镜内容后，想通过实验探究近视眼的形成原因.他们选择了如下器材：蜡烛、用薄膜充入水后制成水凸透镜（与注射器相连，注射器里有少量水）、光屏等.水凸透镜的厚薄可以通 过注射器注入、吸取水的多少来调节.其装置如图26所示. （1）在此实验装置中，_____相当于人眼球中的晶状体.______相当于人眼球中视网膜. （2）请你用此实验装置探究近视眼的成因，要求写出实验过程. 50.小明喜欢看星星，听奶奶讲＂牛郎织女＂的故事．有一天晚上，小明突然想：星星为什么老是眨呀眨呀的呢？难道它们能一会儿发光，一会儿又不发光？不可能！那又是为什么呢？为了研究这个问题，小明收集了下面这些光现象，或许可以从中找到原因． (1)在野外围着篝火烧烤，隔着篝火会看到对面的人在晃动； (2)在哈哈镜前看到自己大变样； (3)夏天，可以看到柏油马路上好像有一股水汽在上升，隔着水汽看到对面的东西在晃动． 问题一：你觉得小明收集的这些现象当中，有没有与星星眨眼睛问题相似的？如果有，你觉得它们的相似点在哪里？ 问题二：你现在知道为什么星星会眨眼睛了吗？请你想象一下，在月球上看到的星星会眨眼睛吗？ 问题三：美国的哈勃天文望远镜是科学家们花了很大的力气才送上天的．它无论是制造还是维护都非常昂贵．科学家们为什么要把天文望远镜送到天上去？这样做有什么好处？ 参考答案 1、A2、B3、B4、A5、A6、B7、D8、D9、D10、C11、D12、B13、A14、C15、C16、C17、D18、C19、C20、C21、A22、A23、A24、B25、D26、B27、D28、B29、EO AB的左面 30、折射 反射31、凸透镜 会聚 会聚透镜 凹透镜 发散32、焦点33、凸透镜 2倍焦距以外 光屏 倒立、缩小的实像34、凸透镜35、B 凸透镜放大36、光的折射37、2 目镜 38、望远镜39---46、图略47、A D E 48、倒立 焦距 像距B 看书看电视不能太近 49、凸透镜 光屏把蜡烛靠近凸透镜，光屏上成像不清楚，在凸透镜前放一个凹透镜，发现光屏上成像清晰了。50、有 星星眨眼和人影晃动都在动 星星眨眼是因为星星上的光经过不均匀的大气是发生的折射现象，月球上不能看到，因为月球上没有大气。 太空是真空，光可以不受大气层的影响，同时可以看得更远一些。