“透镜及其应用”知识点解读
一、透镜
1.哪些是透镜：透镜是用透明物质制成的表面为球面一部份的光学器件，透镜是依照光的折射规律制成的。
☆制作透镜的材料常见的有：玻璃、水晶、树脂等。透镜的应用如图(1)所示。
a.照像机镜头b.望远镜
c.投影仪d.墨镜
图（1）透镜的应用
2.透镜与面镜区别：面镜借助光的反射现象成像，透镜借助光的折射现象成像；透镜成像依循光的折射定理，面镜成像依循光的反射定理。
3.透镜分类：（1）凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜。
☆如：近视镜镜架，照像机的镜头、投影仪的镜头、放大镜等（如图（2）a所示）。
（2）凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜。
☆如：远视镜等（如图（2）b所示）。
a.凸透镜b.凹透镜
图(2)常见透镜
二、光路的基本概念
图（3）是透镜光路示意图。
a.凸透镜光路基本概念
b.凹透镜光路基本概念
图（3）透镜光路概念
1.主光轴（主轴）：过透镜两个球面球心的直线，用“CC/”表示,如图（3）所示。
2.光心：一般情况下，光心坐落透镜的几何中心，用“O”表示，如图（3）所示。
☆光心是主光轴上的一个特殊点，其性质是通过光心的光线传播方向不改变。
图（4）凸透镜光路概念
3.焦点：平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜后会聚于主光轴上一点，这点叫焦点，用“F”表示，如图（4）所示。
☆平行于凹透镜主光轴的光线经凹透镜发散后，其反向延长线会交于一点，这是凹透镜的焦点（虚焦点），如图（5）所示。
图（5）凹透镜光路概念
4.焦距：焦点到光心的距离（一般因为透镜较厚，焦点到透镜的距离约等于焦距）焦距用“f”表示，图中就是“OF”之间的距离。
☆凸透镜和凹透镜都各有两个焦点，凸透镜的焦点是实焦点，凹透镜的焦点是虚焦点。
5.物距：物体到光心的距离叫物距，用“u”表示。
6.像距：像到光心的距离叫像距，用“v”表示。
三、三条特殊光线
1.过光心的光线经透镜后传播方向不改变，如图（6）所示。
图（6）过光心的光线
2.平行于主光轴的光线，经凸透镜后经过焦点；经凹透镜后向外发散，但其反向延长线过焦点（所以凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光有发散作用）如图（7）。
图（7）平行于主轴的光线
☆平行于主轴的光线，经凹透镜折射后，其反向延长线经过焦点（折射光线另左侧的焦点-虚焦点）。
3.经过凸透镜焦点的光线经凸透镜后平行于主光轴；射向异侧焦点的光线经凹透镜后平行于主光轴，如右图（8）。
图（8）过焦点的光线
☆对凹透镜来说，延长线过焦点的光线（透镜另左侧的焦点），而不是由焦点发出的光线。
4.透镜的作用
(1)凸透镜:有聚光作用，所以凸透镜也叫会聚透镜，如图（4）。
(2)凹透镜:有发散作用，所以凹透镜也叫发散透镜，如图（5）。
a.凸透镜三条特殊光线
b.凹透镜三条特殊光线
图（9）三条特殊光线
☆作光路图时，三条特殊光线是常用画图用的光线，要求中学生必须把握三条特殊光线的画法，并做到灵活运用，如图（9）所示。
四、透镜的鉴定
1．“摸”：用手深谙镜，中间厚、边缘薄的是凸透镜；中间薄、边缘厚的是凹透镜。
2．“照”：让透镜正对太阳光，联通透镜，在接收屏（地面、纸面等）上能的到较小、较亮光斑的为凸透镜，否则为凹透镜。
3．“看”：用透镜看字，能让字放大的是凸透镜，只能是缩小的是凹透镜。
五、透镜成像规律
1.凸透镜成像规律：如图（10）是常见凸透镜成像类型，规律见表（1）。
表（1）凸透镜成像规律表
成像条件物距（u）
成像的性质
像距（v）
应用
u﹥2f
倒立、缩小的虚像
f﹤v﹤2f
拍照机（图（10）a）
u=2f
倒立、等大的虚像
v=2f
图（10）d
f﹤u﹤2f
倒立、放大的虚像
v﹥2f
投影仪（图（10）b）
u=f
不成像
射出的是平行光线
0﹤u﹤f
正立、放大的实像
v﹥f
放大镜（图（10）c）
a.u﹥2fb.f﹤u﹤2f
c.0﹤u﹤fd.u=2f
图（10）凸透镜成像
☆凸透镜成像规律须要谨记,朋友们可以自己总结其规律。可以背下下边口诀：“物大焦，倒立实，物越大，像越小；物小焦，正立虚；物为焦，不成像”。这儿的“物”指物距，“像”指像距，“焦”指焦距。
图(11)凹透镜成像
☆注意：（1）虚像是由实际光线会聚而成，在光屏上可呈现，可用鼻子直接看，所有光线必过像点；（2）实像不能在光屏上呈现，但能用鼻子看，由光线的反向延长线会聚而成。
2.凹透镜成像规律：凹透镜一直成缩小、正立的实像，如图（11）所示。
图（12）凹、凸透镜比较
3.凸透镜与凹透镜比较
图（12）对凹、凸透镜的鉴别、特点、典型光路和应用做出了系统性总结。
☆大家还要记住：实像，物、像同侧；虚像，物、像异侧。
六、透镜应用
1.照像机：镜头是凸透镜,物距）小于二倍焦距，成倒立、缩小的虚像。
2.投影仪：镜头是凸透镜，物体在一倍焦距与二倍焦距之间，成倒立、放大的虚像；透过平面镜使倒立，放大的像再倒立一下，这样我们在屏幕上见到的就是一个正立的像了。
☆注意：照像机、投影仪要使像变大，应当让透镜紧靠物体，远离胶片、屏幕。
3.放大镜：放大镜是凸透镜，放大镜到物体的距离（物距）大于一倍焦距，成的是放大、正立的实像。
☆注意：要让物体更大，应当让放大镜远离物体。
4.鼻子：耳朵的巩膜相当于凸透镜，黄斑相当于光屏（胶片）。
☆眼睛的成像原理:从物体发出的光线经过巩膜等一个综合的凸透镜在黄斑上行成倒立，缩小的虚像，分布在黄斑上的视神经细胞遭到光的剌激，把这个讯号传输给脑部，人就可以看见这个物体了（双眼的巩膜相当于凸透镜，黄斑相当于光屏（胶片））。
☆近视眼看不清远处的物体，远处的物体所成像在黄斑前，巩膜曲渡过大，需戴凹透镜调节，所以斜视镜是凹透镜。近视眼看不清近处的物体，近处的物体所成像在黄斑旁边，巩膜曲渡过小，需戴凸透镜调节，所以近视镜（花镜）是凸透镜。
5.显微镜：显微镜由物镜和目镜组成，目镜、目镜都是凸透镜，它们使物体两次放大。
☆普通光学显微镜是按照凸透镜成像原理,经过凸透镜的两次成像。第一次先经过目镜（凸透镜1）成像,这时侯的物体应当在目镜(凸透镜1）的一倍焦距和两倍焦距之间,成的像应当是放大倒立的虚像。而后以第一次成的物像作为“物体”,经过物镜的第二次成像。因为我们观察的时侯是在物镜的另外两侧,第二次成的像应当是一个实像,这样像和物才在同两侧，因而第一次成的像应当在物镜（凸透镜2）的一倍焦距以内,这样经过第二次成像,第二次成的像是一个放大的正立的实像。
6.望远镜：望远镜也是由两组凸透镜（物镜和目镜）组成凸透镜和凹透镜的区别，它的结构特征是目镜的焦距长而物镜的焦距短。望远镜的成像原理是：目镜的作用是得到远处物体的虚像，因为物体离目镜十分远，所以物体上各点发射到目镜上的光线几乎是平行光束，这样的光线经过目镜凝聚后，就在目镜焦点外，离焦点很近的地方，产生了一个倒立的、缩小的虚像。这个倒立的、缩小的虚像又坐落物镜的焦点以内，所以物镜起了放大镜的作用，物镜把经过目镜的倒立、缩小的虚像放大成了一个正立的、放大的实像。这就是远处物体通过望远镜所成的实像。
七、透镜及其应用知识点结布光
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