专题五：透镜及其应用
考点一：透镜与透镜对光线的作用
【备考方略】
1.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现象制成的。
2.透镜分为凸透镜和凹透镜。（1）凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜；（2）凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜。
3.凸透镜对光有凝聚作用。凸透镜中间越后，焦距越短，对光的凝聚作用越强；凹透镜对光有发散作用。
【经典例题】将如图甲所示的黑白卡片置于一只未装满水的薄高脚玻璃杯前面，在酒杯前方观察到的现象如图乙所示，此时装水部份的酒杯和杯内水的组合相当于一个（）。
A．凸透镜B．凹透镜C．凸面镜D．凹面镜
【答案】A。
【解析】玻璃杯中有水的这一部份中间厚，边沿薄，相当于一个凸透镜。黑白卡片是左右颠倒的，成倒立、放大的虚像。故选：A。
考点二：透镜画图
【备考方略】
1.透镜画图主要是根据透镜成像规律画图；同时也是借助画图方式考查透镜与成像规律等知识点一种形式。
透镜成像画图时，要注意光线上的箭头方向，光线实际抵达的位置是虚线，反向延长线是实线。另外在作图时要按照化学现象所遵守的规律为根据，灵活运用社会实践和生活体验，科学合理地做出才能反映题目要求的图解。
透镜及其成像规律：透镜画图的基础就是透镜的三条主要光线。在做透镜画图题时，须要注意以下两点：（1）注意凸透镜和凹透镜三条主要光线的优缺；凸透镜是会聚透镜，凹透镜是发散透镜，入射光线经透镜折射后，传播方向会不同。（2）小麦的像时，只作“物”的关键点即可。
2.解题要求
考查方向
解答思路
给出透镜入射光线画折射光线
凸透镜是会聚透镜、凹透镜是发散透镜，按三条主要光线画图
确定透镜种类
确定光线是会聚还是发散，按照凸透镜是会聚透镜、凹透镜是发散透镜确定
画物在透镜中的像
按照透镜成像规律和三条主要光线，成实像时像用实线表示
【经典例题】如图凸面镜成像规律作图，L表示凸透镜，MN为主光轴。O为光心，F为焦点。从S点发出两条光线，一条经过光心，另一条平行于主光轴，请在图中画出它们经凸透镜后的出射光线。
【解析】通过光心后传播方向不变，故将SO延长，并标上向上的箭头，平行于主光轴后，过焦点，故将折射点与焦点用虚线联接，并标上向上的箭头，故如右图所示：
考点三：凸透镜成像规律
【备考方略】
规律1:当物距小于2倍焦距时，则像距在1倍焦距和2倍焦距之间，成倒立、缩小的虚像。此时像距大于物距，像比物小，物像异侧。应用:拍照机、摄像机。
规律2:当物距等于2倍焦距时，则像距也在2倍焦距，成倒立、等大的虚像。此时物距等于像距，像与物大小相等，物像异侧。应用:测焦距。
规律3:当物距大于2倍焦距、大于1倍焦距时，则像距小于2倍焦距，成倒立、放大的虚像。此时像距小于物距，像比物大，物像异侧。应用:投影仪、幻灯机、电影放映机。
规律4:当物距等于1倍焦距时，则不成像，成平行光射出。
规律5:当物距大于1倍焦距时，则成正立、放大的实像。此时像距小于物距，像比物大，物像同侧。应用:放大镜。
【经典例题】小华在用如图所示装置做探究凸透镜成像规律的实验，所用凸透镜的焦距为20cm，他联通光屏找到清晰的蜡烛的像，这个像是图中的（）。
【答案】B。
【解析】由图可知，物距为u=35.0cm-5.0cm=30.0cm
由于所用凸透镜的焦距为20cm，物距在一倍焦距和二倍焦距之间，凸透镜成倒立放大的虚像，故ACD不符合题意，B符合题意。故选B。
考点四：凸透镜成像动态变化
【备考方略】
凸透镜成像中，“物”（这儿指的是物距）的变化会导致“像”的变化，这些变化除了是大小的变化，倒立与正立，像的虚实都有可能发生变化。这一问题是中学生学习的难点，应当加以注重。下边对这一问题进行概括总结：
1.记忆口诀
一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小，二倍焦点物像等。
虚像总是异侧倒。物近像远像变大，物远像近像变小。
实像总是同侧正。物远像远像变大，物近像近像变小。
像的大小像距定，像儿追着物体跑，物距像距和在变。
（1）一倍焦距分虚实，“由实像变虚像”，正好一倍不成像。
（2）二倍焦距分大小，“物像由大变小”，正好两倍一样大。物近像远像变大；物远像近像变小。虚像倒立在异侧；实像正立在同侧。
2.凸透镜成像的两个分界点：2f点是成放大、缩小虚像的分界点；f点是成虚像、虚像的分界点。
3.二焦以外倒实小，我们用作拍照机；一二焦间倒实大，我们用作投影仪；焦点以内正大虚凸面镜成像规律作图，我们用作放大镜；欲想得到等虚像，两倍焦距物体放；焦点之上不成像，点光可变平行光。
4.物进像退，像越退越大。
【经典例题】在探究凸透镜成像规律的实验中，蜡烛、凸透镜和光屏的位置如图所示，蜡烛在光屏上刚好成一清晰等大的虚像，下述说法正确的是（）。
A．将蜡烛联通到光具座10cm处，保持凸透镜的位置不变，要在光屏上得到清晰的像，光屏应往右联通；
B．将蜡烛联通到光具座10cm处，保持凸透镜的位置不变，联通光屏所成清晰的像与拍照机成像的原理相同；
C．该凸透镜的焦距为20cm；
D．随着实验的进行蜡烛渐渐变短，在光屏上所成的像会向上联通
【答案】B。
【解析】ABC．由图示知，物距为20.0cm，光屏上成等大的清晰像，则此凸透镜的焦距
f=u=×20.0cm=10.0cm
将蜡烛联通到10cm刻度线处，则物距为40.0cm，凸透镜位置不变，则与图示位置比较，物距变大，像距应变小，应向左联通光屏，能够再度承接到清晰的像。而此时的物距小于二倍焦距，所成的像是倒立、缩小的虚像，这与拍照机的原理相同，故AC错误，B正确；
D．实验中，蜡烛变短，过凸透镜光心的光线沿直线传播。故通过凸透镜所成的像会向下联通，故D错误。故选B。
考点五：透镜在生活中的应用
【备考方略】
透镜在生活中的应用，其实质就是应用透镜成像规律为生活服务。理解并熟悉透镜成像规律是解答这种试题的基础；在此基础上，了解生活中常见的应用实例。如：拍照机（摄像头）：物在二倍焦距以外，成倒立缩小的虚像；投影仪（幻灯机）：物在一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立放大的虚像；放大镜（显微镜的物镜）：物在一倍焦距之内，成正立放大的实像等。
【经典例题】在探究凸透镜成像规律的实验中，联通光屏距透镜20cm时，在光屏上恰好得到烛焰清晰放大的像。则（）。
A．蜡烛距透镜的距离小于20cm；
B．凸透镜的焦距小于10cm；
C．投影仪应用了该次实验的成像规律；
D．拍照机应用了该次实验的成像规律
【答案】C。
【解析】B．光屏距透镜20cm时，在光屏上恰好得到烛焰清晰放大的像，说明像在二倍焦距以外，
即20cm>2f；f
故B不符合题意；
A．此时物体应在一倍焦距和二倍焦距之间，即物距），联通光屏直到在光屏上成清晰的像；观察像的大小、正立还是倒立，并检测物距和像距；数据记录实验表格。
三、将蜡烛往凸透镜方向联通，使2f>u>f，联通光屏直到在光屏上成清晰的像；观察像的大小、正立还是倒立，并检测物距和像距；数据记录实验表格。
四、将蜡烛继续往凸透镜方向联通，使u=f，联通光屏，看能够成像。
五、将蜡烛继续往凸透镜方向联通，使u
六、实验表格
物距与焦距关系
物距（cm）
像的性质
像距（cm）
大小
正倒
虚实
u>2f
u=2f
2f>u>f
u=f
七、整理器材。
【实验推论】等大、等距、对称、反向、虚像。
物距
像的性质
像距（cm）
应用
大小
正倒
虚实
u>2f
缩小
倒立
虚像
2f
拍照机
2f>u>f
放大
倒立
虚像
v>2f
投影仪
放大
正立
实像
--
放大镜
2.考查内容
考查方向
解答思路
怎么检测焦距
一束平行光通过凸透镜后会聚的点即为焦点，可测焦距
保障实验成功
蜡烛、凸透镜不动，联通光屏直到在光屏上成清晰的像
怎样判别成实像
物距大于焦距时，无论如何联通光屏都未能在光屏上成像
未能成像的缘由
蜡烛在焦点上或物距大于焦距、焦距太大成像在光具座外、蜡烛与凸透镜和光屏没有在同一水平线上
成像位置怎样联通
可调节蜡烛或凸透镜
蜡烛变短
成像上移
像的疏密变化
用遮光板遮住部份光线，成像完整但像变暗
【经典例题】在“探究凸透镜成像规律实验”中：
（1）将蜡烛、凸透镜和光屏依次安装在光具座上，燃起蜡烛，调整它们的高度使烛焰中心、透镜光心和光屏中心在；
（2）如图甲所示，光屏上成清晰的像。由光路可逆可以推测，保持蜡烛和光屏的位置不变，只联通透镜到刻度处，光屏上可再度成清晰、倒立的虚像；
（3）实验一段时间后，原先在光屏中心的像“跑”到光屏上方，如图乙所示位置。能让像重新回到光屏中心的操作是；（填序号）
①光屏上调②蜡烛下调③透镜下调
（4）实验中，光屏上成模糊的像，假如蜡烛和透镜位置不变，将光屏往凸透镜方向紧靠，光屏上能成清晰的像；假如蜡烛、凸透镜和光屏位置不变，在蜡烛与凸透镜之间放上一个合适的凹透镜。光屏上也能成清晰的像。上述现象说明凹透镜对光具有作用。视眼的矫治与上述成像过程类似。
【答案】同一高度；55；缩小；②；发散；近。
【解析】（1）为了是蜡烛的像呈现在光屏的中央，应当将燃起蜡烛，调整它们的高度使烛焰中心、透镜光心和光屏中心在同一高度。
（2）如图甲所示，光屏上成清晰的像。由光路可逆可以推测，
u1=v2=40.0cm-25.0cm=15.0cm
v1=u2=70.0cm-40.0cm=30.0cm
保持蜡烛和光屏的位置不变，联通透镜到刻度尺上的刻度为70.0cm-15.0cm=55.0cm
如图甲所示，光屏上呈现的是倒立、放大的虚像，按照光路的可逆性，光屏上可再度成清晰缩小、倒立的虚像。
（3）实验一段时间后，蜡烛燃烧变短，原先在光屏中心的像“跑”到光屏上方，要让像重新回到光屏中心，可将蜡烛下调、将光屏下调或将透镜上调，故①③不符合题意，②符合题意。故选②。
（4）实验中，光屏上成模糊的像，假如蜡烛和透镜位置不变，将光屏往凸透镜方向紧靠，光屏上能成清晰的像，说明此时像呈现在原先位置的两侧，与弱视眼类似。假如蜡烛、凸透镜和光屏位置不变，在蜡烛与凸透镜之间放上一个合适的凹透镜，光屏上也能成清晰的像。说明凹透镜对光线具有发散作用。