知识梳理
1.光的折射
(1)光的折射：当光从一种介质进入另一种介质时，其传播方向一般会发生变化，这些现象称为光的折射。
(2)光的折射定律：光发生折射时，折射光线、入射光线、法线在同一平面； 折射光线和入射光线分别位于法线的右侧。
当光线从空气中斜入射到水或玻璃中时，折射光线向法线方向靠拢，折射角大于入射角。 当入射角减小时，折射角减小。 传播方向保持不变。
当光线从水或玻璃斜射入空气中时，折射光线会偏离法线，折射角小于入射角。
(3)光的折射本质是光在不同介质中的传播速度不同。
2.镜头
(1)凸透镜：中间比边缘厚的透镜称为凸透镜。
凹透镜：中心比边缘薄的透镜称为凹透镜。
(2) 凸透镜会聚光，所以凸透镜有实焦点； 凹透镜使光线发散，因此凹透镜具有虚焦点。
3.凸透镜成像
(1)凸透镜成像法则：
凸透镜成虚像时，物距u减小，像距v减小，像的尺寸增大。
F——实像与实像的边界点； 2F——放大图像和缩小图像的分界点。
4.凸透镜成像的应用
(1) 相机的工作原理：相机在工作过程中，通过调整像距，在光幕上形成倒置缩小的虚像。
(2)眼睛的工作原理：鼻子工作时，像距(黄斑与巩膜的距离)不变，通过调整鼻翼的平面度和凸度，形成倒置、缩小、真实的图像。巩膜（即改变焦距）。
(3) 相机与耳朵对比
5、斜视、近视的矫正
(1)矫正斜视所戴的眼镜架是凹透镜，其作用是使光线发散，使远处的物体在黄斑部形成清晰的影像。
(2)矫正近视戴的眼镜架是凸透镜，它的作用是会聚光线，使附近的物体在黄斑部形成清晰的影像。
6. 望远镜和显微镜
(1)结构：①物镜——靠近被观察物体的透镜； ②目镜——靠近太阳镜的镜片。
（2）通过两个镜头观察物体（见下表）：
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测试点 1 光的折射
示例 1 清澈稳定的游泳池中的水看起来比实际浅，因为从 ___ 到 ___ 的光出现在海面上。
分析答案时，必须明确光在同一均匀介质中沿直线传播，但从一种介质斜入射到另一种介质时，会在界面处发生折射，但人们的视觉习惯总是认为光沿直线传播，产生实像。
答案是水和空气的折射
测试点2 区分虚像和实像
例2 关于虚像和实像，下列说法错误的是（ ）。
A. 虚像倒立，实像正立
B.光屏上可以呈现虚像，但不能呈现实像
C. 虚像是由凸透镜形成的，而实像不是
D、虚像是由实际光线会聚而成，而实像则不是
解析虚像由实际光线汇聚而成，并可呈现在光屏上； 实像是由光线的反向延长线相交形成的，因此不能在光幕上呈现。 在凸透镜成像中，虚像总是倒置的，物像与透镜的后侧分离，实像被放大，物像在透镜的同一侧。 然而光的折射是实像还是虚像，人耳可以看到虚像和实像。
答案C
测试点3 光的折射定律
例3 光线从空中斜射到海面时，同时发生反射和折射，如图1所示，能正确表示其传播方向的是（）。
图1
解析 根据光的折射定律，当光从空气斜入射到水或玻璃上时，折射光接近法线，折射角大于入射角。 要找出光是从哪种介质斜入射到哪种介质中，正确的规律是关键，光折射的本质是光在不同的介质中以不同的速度传播。
答案B
测试点4 镜头光路
例4 在下面的光路图中，正确的是（）。
图 2
分析这道题需要同事能够准确把握镜头中的三种特殊光线。 凸透镜对光起会聚作用光的折射是实像还是虚像，凹透镜对光起发散作用，光路可逆。
答案A
测试点5 光路可逆性
例5 如图3所示，眼睛在B点的河边看到A点的一条鱼，如果从A点射出一束激光，激光束要照在鱼的头上，其中激光应该去射击（）。
图 3
点 BB 在 AB 之上
CB 下方 DB 的左侧或右侧
分析 根据光的折射定律，当人们听到水底有鱼的声音时，光线从水底斜射到空中。 原路返回，照射B点。
答案B
测试点6 凸透镜成像规律
例6 如图4所示，在观察凸透镜成像规律的实验中，如果将蜡烛火焰依次放置在a、b、c、d、e点，将光屏的位置调整到同时，那么：
①将蜡烛火焰放在原地，屏幕上的图像最大；
②将蜡烛火焰放在原地，屏幕上的图像最小；
③将蜡烛火焰放在原地，屏幕上不出现蜡烛火焰的图像；
④ 如果蜡烛火焰从a点移动到d点，成像到镜头的距离，成像的大小。 （可选填“增加”、“减少”或“不变”）
图 4
分析凸透镜成像规律的动态变化特性，当凸透镜成虚像时，物距u减小，像距v会减小，像的尺寸会增大。 F为虚像与实像的分界点； 2F是放大图像和缩小图像的分界点。
答案①d②a③e④变大，变大
测试点 7 显微镜和望远镜
例7 下列关于显微镜和望远镜的说法正确的是（）。
A、天文望远镜能看到遥远的星系，是因为恒星上的光通过望远镜，形成的图像比恒星本身大得多
B、显微镜可将物体发出的光放大两倍，形成倒置放大的虚像
C.望远镜可以由凸透镜和凹透镜组合而成
D. 显微镜可以由一组凸透镜和一组凹镜组成
解析天文望远镜使远处的物体在近距离成像，缩小视角，使物体显得更近、更大； 显微镜由两个凸透镜放大两倍形成实像，所以A、B、D错误。伽利略望远镜是由一组凸透镜和凹透镜组成的。
答案C
实验研究
例1 在研究凸透镜成像的实验中： (1) 将 、 、 、 、 、 、 从左到右依次放置在顶部，并调整它们的高度，使两者的中心在同一点上。 这样做的目的是。
(2)由实验可知，凸透镜成虚像的条件是放大像和缩小像的分界点。
(3) 在实验过程中，蜡烛燃烧的时间越来越短，你会看到屏幕上的图像连接到（选择“向上”或“向下”）。
(4) 实验过程中，用黑纸盖住凸透镜的一半，图像的形状（选择“改变”或“不变”），但图像的色温会发生变化（选择“变亮”或“黑暗的”） 。
(5) 如图5所示，光屏上出现清晰的蜡烛火焰图像，则此图像的性质是。
图 5
(6) 根据图中提供的数据，可以判断凸透镜的焦距大致在范围内。
分析（1）探索凸透镜的成像规律，要求透镜居中，物屏位于一侧； (2) 应明确F为虚像与实像的分界点； 2F为放大图像与缩小图像的分界点； (3) 物体和图像在垂直方向上的连接是相反的； (4)折射光线无数，黑纸只挡住部分光线，不影响图像的完整性，但图像显得暗淡； (5)光屏上首先能呈现的是虚像。 虚像必须倒置，像距小于物距，必须放大像，才能得到完整像的性质； (6) 由于光具座可以直接读出u=10cm，v=15cm，根据倒置放大的虚像，可以枚举出f<u<2f，v>2f的不等式，最后求解并取它的公共解决方案集。
答（1）灯台； 蜡烛、凸透镜、光幕； 相同的高度； 图像出现在光幕中心 (2) u>f; 2F (3) (4) 不变； 变暗 (5) 反转，放大，实像 (6) 5cm<f<7.5cm
例2 某班同学在“探索凸透镜成像规律”实验中，记录并画出物体到凸透镜的距离u与像到凸透镜的距离v之间关系的图像。 如图6所示，以下判断正确的是is()。
图 6
A.凸透镜的焦距为20cm
B.当u=15cm时，在光屏上可以得到缩小的图像
C、当u=25cm时，形成放大图像，投影机就是根据这个原理制作的
D、物体在距离凸透镜10cm到30cm的过程中，像逐渐变小
分析图像，我们可以看出凸透镜形成虚像，远像的近像变小的规律。 关键坐标点为(20, 20)，表示u=2f和v=2f时的倒置等尺寸实像，在特殊状态下，f=u/2=10cm，所以F=10cm成为虚像和实像的分界点，2F=20cm成为放大和缩小图像的分界点。 将距离凸透镜10cm的物体连接到距离30cm的过程中，满足物体的远像和近像变小的规律。
答案D
例3 斜视是中学生的常见病。 究竟什么是斜视？ 来自学校兴趣小组的朋友进行了以下研究实验。
如图7A所示，将远视太阳镜置于蜡烛和凸透镜之间，使光屏显示清晰图像，并标出光屏位置，指示斜视眼黄斑位置. 取下墨镜，屏幕上的图像显得模糊。 将光屏接在镜头方向，图像再次清晰，然后标记光屏的位置。 观察眼球结配光（如图7B所示）结合以上实验回答：
(1) 你推测眼球中的巩膜与实验中的巩膜相同。
(2)当弱视患者不戴太阳镜时，看到的影像落在黄斑部(选择“正面”或“背面”)。
(3)矫正斜视应戴的太阳镜是凹镜片，其作用是。
图 7
分析一下，人耳相当于一个神奇的照相机。 魔法在于 u、v 和 f。 当v不变时，f会随着u的变化手动缩放。 但是人们一年四季都用眼睛看附近的物体。 物体，巩膜常年处于紧缩的短焦状态，巩膜始终隆起。 当它看远处的物体时，由于巩膜的调节能力下降，无法一下子拉近到远摄状态，所以影像就落在了黄斑的前面。 便利变成了远视。 斜视矫正的关键是使进入人眼的光线发生折射时发散，而凹透镜起到发散光线的作用，所以戴凹镜来矫正斜视，简而言之就是戴凸镜来矫正近视。
答案 (1) 凸透镜 (2) 正面 (3) 像相对于黄斑是倒着连的，所以刚好落在黄斑上
案例分析
例1 如图8所示，当光线斜射到两种透明物质的界面时，就会出现这种现象。 图中，界面为_____，法线为，入射角为，反射角，折射角为。
图 8
分析光入射时同时反射和折射的现象，根据光反射定理和折射定律可知，法线是入射光所产生的大角的角平分线，反射光，即MN为法线，M'C'为界面。 入射光线只在法线的左边，所以CO是入射光线，OB是反射光线，OA是折射光线，每个角度应该是对应光线与法线的倾角。
答案 M′C′, MN, ∠COM, ∠MOB, ∠NOA
例2 小沈为同事合影。 她的同学看到照片后很不满意，尤其是站在后排最左边的小华看到了他的半张脸（如图9），他们要求小沈重拍，小沈应该让镜头().
图 9
A.离人远 B.离人近
C. 向左移动一点 D. 向右移动一点
分析 首先，这是相机的工作原理满足u>2f，f<v<2f形成倒置缩小的虚像，但是形成的像太大。 为了使图像变小，它应该远离物体。
答案A
例3 在凸透镜的主轴上，距透镜1.5F～2.5F处，立一根粗细均匀的接力棒AB。 红色端A位于2倍焦距之外，白色端B位于2倍焦距以内，如图10所示。关于AB得到的图像，下列说法正确的是（）。
图 10
A. 红色端细而长，白色端粗而短
B. 红色端细而短，白色端粗而长
C. 红色端粗而长，白色端细而短
D. 红色端粗短，白色端细长
分析棒在主光轴上的位置与2F点（放大缩小图像的分界点）相交，即红端满足照相原理，形成缩小虚像； 白端满足投影仪的原理，形成放大的虚像。
答案B
例4 周末到了，景区里游人很多。 他们四人在同一个地方，分别用不同型号的A、B、C、D单反（焦距不同）对着同一个凉亭拍了一张合影，如图A、B、 C、D。我们可以判断：
照片是A拍的，照片是C拍的，照片是D拍的，照片是B拍的。
分析乘客在同一个地方，说明物距u是一样的。 用不同焦距f的单反拍摄时，像距会发生急剧变化，即像的大小也会发生变化。 当u不变时，f变大，相当于 近处图像和远处图像变大； 反之，f变小，即物体的远像和近像变小。
答案 D、A、C、B
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制作人|苏克化学之友