一、知识点梳理
（一）透镜
1、透镜
(1)透镜:由透明材料磨制而成的,两个折射面都是球面,或一面是球面而另一面是平面的透明体,叫作透镜。
(2)凸透镜:中间厚、边缘薄的透镜叫作凸透镜,如照像机、幻灯机、放大镜、显微镜的镜头、远视镜框(也叫作老花镜)等。凸透镜对光线具有会聚作用,因而凸透镜又称为会聚透镜。如图5-1甲所示。
(3)凹透镜:中间薄、边缘厚的透镜叫作凹透镜。如防盜门上的猫眼、近视镜框等。凹透镜对光线具有发散作用,因而凹透镜又称为发散透镜。如图乙所示。
2、透镜的描述
(1)主光轴:通过两个球面球心的直线。简称主轴。
(2)光心:主光轴上的一个特殊点,透过它的光线的传播方向不变。
(3)焦点:如图5-2甲所示,凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点,这个点叫作凸透镜的焦点(用F表示)。
如图5-2乙所示,凹透镜能使跟主光轴平行的光线通过凹透镜折射后显得发散,且这种折射光线的反向延长线都交于一点,这一点叫作凹透镜的焦点(用F表示)。
(4)焦距:焦点到光心的距离叫作焦距(用字母f表)。如图所示。
3、透镜对光的作用
凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光有发散作用。
4、透镜中的三条特殊光线
(1)凸透镜的三个特殊光线(如图5-3甲)
①经过光心的光线传播方向不改变；
②与主光轴平行的光线经折射后过焦点；
③经过焦点的光线经折射后平行于主光轴。
(2)凹透镜的三条特殊光线(如图乙)
①经过光心的光线传播方向不改变；
②与主光轴平行的光线经折射后的反向延长线过虚焦点；
③射向虚焦点的光线经折射后平行于主光轴。
（二）生活中的透镜
1、照相机
(1)结构:如图所示。照像机由镜头、调焦环、光圈环、快门、胶片、取景窗组成。
(2)原理:照像机是借助凸透镜成缩小虚像的原理来工作的。照像机的镜头相当于凸透镜,胶卷相当于光屏,外壳相当于暗室。被照相的物体到镜头的距离要小于2倍焦距能够在胶卷上得到倒立、缩小的虚像。
(3)调节:拍照机按照须要成像的大小,先调节物距的大小,再调节像距的大小。
2、投影仪
(1)结构:投影仪由反光镜、光源、聚光镜(螺纹透镜)、凸透镜、平面镜等构成。如图所示。
(2)原理:投影仪的镜头相当于凸透镜,荧幕相当于光屏。投影仪是借助凸透镜能成倒立放大的虚像制成的。
3、放大镜
(1)原理:放大镜就是一个短焦距的凸透镜,是借助凸透镜能成正立、放大的实像的原理制成的。
(2)使用规则:把要观察的物体放到离凸透镜的距离大于焦距的位置,耳朵通过放大镜才能看见正立、放大的实像,物体在焦距以内越紧靠焦点,像越大。
4、实像、虚像
虚像:照像机和投影仪所成的像,是光通过凸透镜射出后会聚产生的,假如把感光胶卷置于像的位置,能够记录下所成的像,这些像叫作虚像。
实像:平面镜、放大镜所成的像,不是由实际光线会聚而成的,这样的像叫作实像。
（三）探究凸透镜成像规律
1、物距和像距
(1)物距:物体到凸透镜光心的距离,常用u表示。
(2)像距:像到凸透镜光心的距离,常用v表示。
2、实验探究:凸透镜成像的规律
(1)提出问题:照像机、投影仪、放大镜都是借助凸透镜来工作的,为何同样是凸透镜,所成像的虚实、大小、倒正不同?
(2)推测或假定:照像机、投影仪、放大镜改变的是到凸透镜的物距,可得到不同的像,于是推测:凸透镜成像情况与物距和像距有一定关系。
(3)实验步骤:
①将燃起的蜡烛、透镜、光屏依次安放到光具座上,调整烛焰的中心、透镜的光心、光屏的中心使其在同一高度。
②调节蜡烛到透镜间的距离,使u>2f,左右联通光屏,直至在光屏上还能看见烛焰清晰的像,记下此时的物距和像距。
③调节蜡烛到透镜间的距离,使f
④调节第蜡烛到透镜间的距离,使u
⑤根据实验总结凸透镜成像的规律。
(4)实验推论:凸透镜成像的规律见下表。
（四）双眼和墨镜
1、眼睛
(1)结构:如图所示,结膜和巩膜的共同作用相当于一个凸透镜,它把来自物体的光会聚在黄斑上,产生物体的像；虹膜能调节眼瞳的大小,控制步入耳朵的光的数目；睫状体起到改变巩膜的形状,因而改变巩膜的焦距的作用。
(2)眼珠的调节:光通过巩膜和结膜会聚在黄斑上,黄斑上的视神经细胞把这个讯号传输给脑部凸透镜成像原理应用，就看见了物体。双眼通过睫状体来改变巩膜的形状：
①看远处物体时,睫状体放松,巩膜变薄,光恰好会聚在黄斑上,如图甲所示。
②看近处物体时,睫状体收缩,巩膜变厚,对光的偏折能力变大,近处射来的光线正好会聚在黄斑上,耳朵就可以认清近处的物体,如图乙所示。
2、近视眼及其矫治
(1)特性:斜视眼只能认清近处的物体,看不清远处的物体。
(2)产生缘由:巩膜变凸,折光能力变强,来自远处某点的光会聚在黄斑前,抵达黄斑时,是一个模糊的光斑,如图甲所示。
(3)矫治方式:借助凹透镜使光线发散,在耳朵后面放一个凹透镜,才能使远方物体在黄斑上成像,如图5-8乙所示。
3、远视眼及其矫治
(1)特性:只能认清远处的物体,看不清近处的物体。
(2)产生缘由:巩膜太薄,折光能力变弱,来自近处的光还没有会聚就抵达黄斑上了,黄斑上产生一个模糊的光斑,如图甲所示。
(3)矫治方式:借助凸透镜使光线会聚,在耳朵后面放一个凸透镜,才能使近处物体在黄斑上成像,如图乙所示。
（五）显微镜和望远镜
1、显微镜
(1)结构
目镜:紧靠物体两侧的透镜组,相当于一个凸透镜,f2f。
物镜:紧靠耳朵两侧的透镜组,相当于一个凸透镜,u
反光镜:分平面镜和凹面镜两个面。
载物片:装载被观察的物体。
(2)原理:被观察的物体放到目镜的1倍焦距到2倍焦距之间,由目镜成一个倒立、放大的虚像,虚像正好落在物镜的焦点以内；再由物镜成一个正立、放大的实像,经过两次放大后,耳朵能够通过显微镜观察到物体的细微部份。
(3)作用:拿来观察细微物体或物体的细微部份。
2、望远镜
(1)结构。
目镜:焦距大,u>2f,v≈f,像在焦点两侧成倒立缩小的虚像,口径规格大,以便会聚更多的光线,使成像更明亮。
物镜:焦距小,u
(2)原理:如图所示,望远镜的目镜和物镜的主光轴重合,相邻两侧的焦点F1与F2重合。遥远的天体AB到目镜的距离远小于目镜焦距的2倍,由凸透镜的成像规律知,AB的像A'B'到目镜的距离稍小于目镜的焦距,到物镜的距离稍大于物镜的焦距,所以通过物镜会听到A'B'的放大的像。
(3)作用:拿来观察远距离的物体。
3、视角
一个物体能不能被认清楚,与物体在黄斑上所成的像的大小有关。黄斑上的像越大,遭到剌激的感光细胞越多,眼对物体的细微部份区分得就越清楚。黄斑上像的大小取决于物体对眼的光心所张的角的大小,被观察的物体两端到人眼光心所夹的角叫作视角。
二、主要考点梳理
（一）透镜
1、在高考中常常考查透镜对光线的会聚作用,以选择题和画图题出现。
2、考查凸透镜的三条特殊光线：
(1)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将通过焦点；
(2)过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴；
(3)通过光心的光线的传播方向不变。
题型多以画图题为主。
（二）生活中的透镜
主要考查拍照机和幻灯机的调节,多以选择题的方式出现在高考试卷中。
三、凸透镜成像的规律
从上表可以看出,凸透镜成像规律可以这样记忆:
一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小,物近像远像变大。
意思是说:
（四）双眼和墨镜
人的双眼是一架焦距可变的精密的拍照机。
正常情况下,人眼看近处和远处的物体都可以调节。
斜视眼是因为耳朵的巩膜变厚或则眼珠的前后径过长,不能认清远处的物体,必须戴凹透镜矫治；
近视眼是因为耳朵的巩膜变薄或则眼珠的前后径过短,不能认清近处的物体,必须戴凸透镜矫治。
（五）显微镜和望远镜
显微镜的物镜和目镜都是凸透镜,其中目镜相当于一个投影仪,物镜就是一个普通的放大镜。
望远镜的物镜和目镜都是凸透镜,其中目镜相当于一架拍照机,物镜就是一个普通的放大镜。
三、经典题型解析
题1：烛焰通过凸透镜正好在光屏上得到一个放大的像,若保持凸透镜位置不变,把烛焰和光屏位置对调一下,则（）。
A.光屏上仍能成一个放大的像
B.光屏上能成一个缩小的像
C.光屏上不能成像,但通过透镜能看见
D.光屏上没有像,须要重新调整光屏位置能够有像呈现在光屏上
解答：B
方法提示：
由凸透镜成像规律可知:物体坐落一倍焦距和二倍焦距之间,像必处于二倍焦距以外,是倒立、放大的虚像；物体坐落二倍焦距之外,像必坐落一倍焦距和二倍焦距之间,是倒立、缩小的虚像。
通过本题加深中学生对凸透镜成像规律与光路可逆性的理解,提升解题能力。
题2：小明朋友获得了一个凸透镜,他不晓得凸透镜的焦距是多少,于是通过两个实验,成功地晓得了这个凸透镜的焦距,以下是他做实验时的截图,如图所示,你能晓得他是怎样测定的吗？
解答：①将凸透镜正对着太阳光(平行光),当纸上出现最小最亮的光斑时,光斑到凸透镜的中心的距离就是焦距；
②利用光具座进行实验时,当屏上出现与蜡烛等大的像时,则像距等于物距,此时像距与物距是焦距的两倍。
方法提示：
用自然光源和人造光源估测凸透镜的焦距是朋友们必须把握的一种基本实验技能。
题3：某校朋友在学习了双眼和墨镜内容后,想通过实验探究斜视眼的产生缘由。她们选择了如下器材: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。水凸透镜的薄厚可以通过注射器注入、吸取水的多少来调节。其装置如图所示。
(1)在此实验装置中,相当于人眼珠中的巩膜,相当于人眼珠中的黄斑。
(2)请你用此实验装置探究斜视眼的动因,要求写出实验过程。
解答：
(1)水凸透镜,光屏。
(2)按图5-12所示,将蜡烛、水凸透镜、光屏依次置于光具座上,保持蜡烛烛焰、水凸透镜、光屏两者的中心大致在同一高度上,调节水凸透镜的位置使蜡烛烛焰在光屏上成清晰的像；向水凸透镜中注水,使巩膜变厚,将观察到光屏上所成蜡烛烛焰的像显得不清晰,此时将蜡烛向水凸透镜紧靠,观察到光屏上会再度岀现清晰的像。
方法提示：
本题巧妙地借助水凸透镜很便捷地改变凸透镜的薄厚程度,因而改变了它的焦距,这样模拟斜视眼的动因就很容易操作了。本题考查中学生动手操作实验的能力并能合理解决实验中出现的问题。
题4：人的双眼像一架神奇的拍照机,巩膜相当于凸透镜,黄斑相当于胶卷,通过巩膜的调节将远近不同的物体成像在黄斑上。如图所示是不同位置处的两个物体的成像示意图,由图得出:双眼看近处的物体时,巩膜的焦距(选填“变大”“变小”或“不变”),人眼若常年观察近处物体，会导致巩膜过度弯曲,当他看远处物体时,像会成在黄斑的前方,应戴透镜制成的墨镜加以矫治。
解答：变小凸透镜成像原理应用，凹
方法提示：
按照图中,远近不同的物体经巩膜(相当于凸透镜)成像在黄斑上的情况可知，物体离人越近,耳朵的巩膜凸得越厉害,巩膜的焦距将变小。当人眼看远处物体时,像成在黄斑的前方,导致弱视眼,应戴凹透镜制成的墨镜加以矫治。