1、PAGE 第4講 光的折射 透鏡4.1 學習提要4.1.1 光的折射1. 光的折射現象光從一種物質進入另一種物質時，它的傳播方向通常會改變，這種現象叫做光的折射。2. 光的折射規律如圖4-1所示，光線AO從空氣斜射人水中，傳播方向發生改變，折射光線是OB。光折射時，折射光線、入射光線、法線在同一面內；折射光線和入射光線分別位于法線兩側。當光從空氣斜射入水（或其他透明介質）中時，折射光線向法線靠攏，折射角小于入射角。入射角增大時，折射角增大。光垂直射到水（或其他透明介質）的表面時，光的傳播方向不變。 圖4-1當光從水（或其他透明介質）斜射入空氣中時，折射光線將偏離法線，折射角大于入射角。如圖4-

2、2（a）和(b)所示，當光以相同的人射角分別從空氣斜射人水或玻璃中時，在玻璃 中的折射光線向法線偏折更明顯，說明玻璃對光的折射本領比水強。實驗表明，不同介質對光的折射本領不同。 圖4-24.1.2 透鏡1. 三棱鍵三棱鏡是一個截面為三角形的透明棱柱體。如圖4-3所示，由空氣射人三棱鏡內的光線，通過棱鏡后出射光線向棱鏡的底面偏折。 圖4-3 圖4-42. 凸透鏡（1）中間比邊緣厚的透鏡叫做凸透鏡。通常透鏡的兩個表面都是球面，或者一面是球面，面是平面。通過透鏡球面的球心C1、C2的直線叫做透鏡的主光軸，透鏡的中心O點叫做透鏡的光心。（2）凸透鏡對光線有會聚作用，如圖4-4所示，凸透鏡的焦點為實焦點

3、。（3）經過凸透鏡有三條特殊光線，如圖4-5所示： （a）平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后過焦點。 （b）過焦點的光線繪凸透鏡折射后折射光線平行于主光軸。 （b）通過凸透鏡光心的光線方向不改變。 圖4-53. 凹透鏡（1）中間比邊緣薄的透鏡叫做凹透鏡。（2）凹透鏡對光線有發散作用，如圖4-6所示，凹透鏡的焦點為虛焦點。（3）經過凹透鏡有三條特殊光線，如圖4-7所示：（a）平行于主光軸的光線經凹透鏡折射后它的反向延長線過焦點。 圖4-6（b）延長線過焦點的光線經凹透鏡折射后折射光線平行于主光軸。（c）通過凹透鏡光心的光線方向不改變。 圖4-74.1.3 凸透鏡成像1. 物距、像距和焦距物體到透鏡

4、中心的距離叫物距，用 SKIPIF 1 0 表示；像到透鏡中心的距離叫像距，用 SKIPIF 1 0 表示；焦距用 SKIPIF 1 0 表示。 研究凸透鏡成像規律實驗（1）實驗目的：研究凸透鏡成像規律。（2）實驗器材：凸透鏡、蠟燭、光屏、光具座、火柴。（3）實驗步驟 測出凸透鏡的焦距，用符號 SKIPIF 1 0 表示，并記錄下凸透鏡的焦距。 在光具座上從左向右依次放入蠟燭、凸透鏡和光屏。調整凸透鏡和光屏的高度，使它們的中心跟燭焰的中心大致在同一高度上。如圖4-8所示。圖4-8 移動凸透鏡，使它與蠟燭的距離 SKIPIF 1 SKIPIF 1 0 ，手移動光屏，眼睛看屏上的像，直到出現清晰的

5、燭焰的像為止，將像的正倒、大小、虛實以及像的位置填入表4-1中。 移動凸透鏡，使 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 ，重復第步。 再移動凸透鏡，使 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 ，移動光屏，使光屏上不能看到燭焰的像，移去光屏，眼睛從光屏這一側透過透鏡觀察像，并將結果填入表4-1中。表4-1物距（ SKIPIF 1 0 ）像距（v）像的特點應用 SKIPIF 1 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 倒立、縮小、實像照相機 SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 = SK

6、IPIF 1 0 倒立、等大、實像 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 SKIPIF 1 0 正立、放大、實像投影儀 SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 正立、放大、虛像放大鏡3. 凸透鏡成像規律（1）當 SKIPIF 1 SKIPIF 1 0 時，在凸透鏡另一側 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 處，成一個倒立縮小的實像。（2）當 SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 時，在凸透鏡另一側 SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 處，成一個倒

7、立等大的實像。（3）當 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 時，在凸透鏡另一側 SKIPIF 1 SKIPIF 1 0 處，成一個倒立放大的實像。（4）當 SKIPIF 1 0 = SKIPIF 1 0 時，不能成像。（5）當 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 時，在物體同側的后面成一個正立放大的虛像。（6）當物距大于焦距時，凸透鏡成實像;當物距小于焦距時，凸透鏡成虛像。（7）同一凸透鏡成實像時，物距 SKIPIF 1 0 減小，像距 SKIPIF 1 0 將增大，像的大小將變大。4. 凸透鏡成像的作圖法除了根據實驗得出透鏡成像的規律外，用作圖法也可得出

8、透鏡成像的各種情況。由于從發光點射向透鏡的光線經透鏡折射后只形成一個像點，因此我們只要在該點發出的光線中找出兩條符合凸透鏡折射規律的特殊光線,畫出它們經透鏡折射后的傳播方向，就能找到它們相交的像點，如圖4-9所示。圖4-94.1.4 凸透鏡成像的應用1. 人眼、照相機當 SKIPIF 1 SKIPIF 1 0 時，在凸透鏡另一側 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 處成一個倒立縮小的實像。人眼、照相機的成像就屬于這種情況。 使用照相機時，調節鏡頭和感光底片之間的距離，也就是調節像距，使一定距離處的物體在底片上成倒立、縮小的實像。眼睛工作時，像距(視網膜與晶狀體距離

9、)不變，通過調節晶狀體的平、凸程度（即改變焦距）,在視網膜上成倒立、縮小的實像。2. 投影儀當 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 0 時凸透鏡另一側大于 SKIPIF 1 0 處成一個倒立放大的實像。投影儀、幻燈機、電影放映機的成像都屬于這種情況。3.放大鏡當 SKIPIF 1 0 SKIPIF 1 2f，即：f11cm；當u=18cm時成倒立放大實像，可知f18cm2f，可得9cmf8cm。歸納上述三種情況，可知該透鏡焦距范圍滿足9cmf11cm。【答案】 C【反思】 利用凸透鏡成像規律和不等式知識判斷凸透鏡的焦距范圍，這類題目要求首先要熟悉凸透鏡成像規律，然后根

10、據題目的要求列不等式，并求解不等式。例9 在離焦距為20cm的凸透鏡正前方100cm處，一物體以10m/s的速度向凸透鏡靠攏，運動7s時，物體所成的像為怎樣的像？【點撥】 計算7s以后物體在什么位置，然后根據凸透鏡成像規律判斷?！窘馕觥?凸透鏡成放大或縮小的實像還是成虛像，由物距與焦距的關系決定，物體以10cm/s的速度運動7s的路程是70cm，這時物體到凸透鏡的距離為30cm。因為凸透鏡的焦距為20cm，則物體在一倍焦距和兩倍焦距之間，由此關系即可判斷物體所成的像是倒立放大的實像?！敬鸢浮?倒立放大的實像【反思】 解答本題時，首先要正確計算物體的位置，是否理解凸透鏡成像規律是解答本題的關鍵。

11、4.3.6 光的三原色例10 用放大鏡看正在工作的彩色電視機，可以看到 三色。圖4-16為色光三原色的示意圖，圖中區域1應標 色，區域2應標 色。 【點撥】 在各種不同色光中，紅、綠、藍叫三原色光。 圖4-16【解析】 紅、綠、藍光合在一起就成了白光?！敬鸢浮?紅、綠、藍；綠；白4.4強化訓練A卷圖4-17是光射到兩種透明介質的界面時發生反射和折射時的光路示意圖。其中；_是界面，_是法線，_是入射光線，_是反射光線，入射角大小是_，折射角大小是_，折射角大小是_。圖4-18古詩詞中有許多描述光學現象的詩句，例如：“潭清疑水淺”說的就是光的_現象，“池水映明月”說的就是光的_現象。在空碗里放一枚

12、硬幣，當碗內盛滿水時，看上去碗底的硬幣深度要比實際深度_些(選填“深”或“淺”)，這是由于光的_緣故。如圖4-19所示為常見的透鏡，其中屬于凸透鏡的是_，屬于凹透鏡的是_（均選填字母）。 圖4-19 圖4-20如圖4-20所示，把一只玻璃球分成A、B、C、D、E五塊，其截面如圖，則其中對光起會聚作用的是_，對光起發散作用的是_。在圖4-21中，凸透鏡焦距為10 cm,光屏上正好能得到一個清晰的像，則物體（點燃的蠟燭）在_cm處，與物體（點燃的蠟燭）相比，像是_的（選填“等大”、“縮小”或“放大”）。若保持凸透鏡、光屏位置不變，為了使光屏上成一個放大的像，則應換一塊焦距_10cm的凸透鏡（選填“

13、大于”、“等于”或“小于”）。圖4-21為了防止森林火災，在森林里不允許隨地丟棄透明的飲料瓶,這是由于雨水進人飲料瓶后對光的作用相當于一個_鏡,它對太陽光有_作用，可能會導致森林火災。下列現象中，屬于光的折射現象的是（ ）小孔成像B、教室里的黑板反光C、在太陽光照射下，地面上出現大樹的影子D、斜插入水中的筷子從水面上看，水下部分向上面彎折了潛在水中的人從水中觀看岸上的路燈，他看到的燈跟燈的實際位置相比較要（ ）高一些B、低一些C、不變D、條件不足，無法判斷一根直木桿，一般斜插在水中，游泳的人從水中觀看這根木桿，如圖4-22所示，正確的應是（ ）ABCD圖4-22如圖4 - 23所示,OA是光從

14、水中射人空氣的一條反射光線，若AO與水面夾角為60，關于入射角、折射光線與法線的夾角的說法正確的是（）圖4-23=60，60 C、=30，30如圖4 - 24所示是光線通過透鏡的光路圖，其中正確的是（） A B C D圖4-24當物體從距凸透鏡1. 5倍焦距處,沿主光軸移向3倍焦距處的過程中,物體在光屏上所成的像將（ ）逐漸變大 B、逐漸變小C、先增大后減小 D、先減小后增大放映幻燈時，要使銀幕上所成的像變小一些，應采取的措施是（）減小銀幕與鏡頭的距離，同時增大幻燈片與鏡頭的距離增大銀幕與鏡頭的距離，同時減小幻燈片與鏡頭的距離將銀幕與鏡頭的距離和幻燈片與鏡頭的距離同時增大D、將銀幕與鏡頭的距離

15、和幻燈片與鏡頭的距離同時減小在“探究凸透鏡成像規律”的實驗中，物體經凸透鏡所成的像不可能是（）A、正立放大的虛像 B、正立縮小的虛像C、倒立縮小的實像 D、倒立放大的實像用同一凸透鏡在光具座上分別探究甲、乙兩物體的成像情況。實驗時甲、乙兩物體直立于 光具座上，且甲物體比乙物體長些，它們經凸透鏡成像后,下列說法中正確的是（ ）若它們都成放大的實像，則甲的像一定比乙的像長若它們都成等大的實像，則甲的像一定比乙的像短若它們都成縮小的實像，則甲的像一定比乙的像長不論成放大還是縮小的實像，甲的像都有可能比乙的像短如圖4-25所示，根據凸透鏡和凹透鏡的性質，完成光路圖。（b）（c）圖4-25如圖4 - 2

16、6所示，根據圖中畫出的光線通過透鏡前后的傳播方向，請在圖中的方框內填人 適當的透鏡種類的符號。 （a） （b） （c）圖4-26在圖4-27中，完成光路圖。圖4-27請在圖4-28中用作圖法畫出物體的像。圖4-28B卷我國古代對凸透鏡的聚焦作用早有認識。據晉代張華的博物志記載：“削冰令圓，舉以向日，以艾承其影，則得火?！庇帽』?，似乎不可思議，但這絕非訛傳，如圖4-29所示。這是利用了凸透鏡對光線的_作用。如圖4-30所示，把一張透明塑料紙鋪在桌面上，用筷子在塑料紙上滴一水珠（直徑約5mm）雙手拿著塑料紙，透過水珠看報紙上的字是_（選填“放大”或“縮小”）了的_像（選填“實”或“虛”）。 圖4

17、-29 圖4-30 圖4-31用鏡頭焦距一定的照相機給某人拍好全身像后，想再拍一張半身像，照相機與被照人的距離應_一些，鏡頭與底片的距離應_一些。（選填“增大”或“減小”）平面鏡和凸透鏡相距為4且鏡面和凸透鏡主軸垂直，如圖4-31所示，如有一束平行主軸的光線射向透鏡，經平面鏡反射后會聚在兩鏡中點M，則這個凸透鏡的焦距為_。如圖4 - 32(a)所示，甲、乙、丙、丁是鏡頭焦距不同的四架相機，它們所用的底片規格相同， 分別用它們在同一地點拍攝同一景物。我們可以判定，在圖4-32(b)中，照片：_是 用照相機甲拍攝的，照片_是用照相機甲拍攝的，照片_是用乙拍攝的，照片_是用丙拍攝的，照片_是用丁拍攝

18、的。（選填“A”、“B”、“C”、“D”）。 甲 乙 丙 丁 圖32（a）焦距不同的四種照相機 A B C D圖32（b）圖4-33中畫出了光線射到空氣與水的界面處發生折射和反射的四幅光路圖，其中正確的是（ ） A B C D圖4-33如圖4-34所示，一束光線斜射人容器中，在P處形成一光斑，在向容器里逐漸加滿水的過程中，光斑將（ ）向左移動后靜止B、向右移動后靜止C、先向左移動再向右移動D、仍在原來位置如圖4-35所示，F為凸透鏡的兩個焦點，A，B，為物體AB 的像，則物體AB 在（ ）圖中區域，箭頭水平向右 B、圖中區域，見圖水平向右C、圖中區域，箭頭方向向左斜上方 D、圖中區域，箭頭方向

19、向右斜上方 圖4-34 圖4-35同學們在學習光現象過程中有許多說法，我們從中選出四種：光年是一個非常大的時間單位；“坐井觀天，所見甚小”隱含了光的直線傳播原理；平靜湖面上的“倒影”， 明平面鏡成“與物等大正立的像”的規律不成立；透過書桌上的玻璃板看玻璃板下面的字，看到的是字的虛像。對這些說法的判斷，都正確的是（ ）A、都正確B、正確，錯誤C、正確，錯誤D、正確，錯誤兩個完全相同的凸透鏡L1、L2如圖4-36放置，其中AO1=O1B=BO2，過A點的一條光線經L1，折射后按如圖方向到達L2，則關于該光線在經L2 折射后的去向，以下判斷正確的是（ ）過L2的二倍焦距點過L2的焦點平行于L2的主光

20、軸過L2的二倍焦距以外的點圖4-36物體在凸透鏡前20 cm的地方，所成的傷是倒立、放大的實像。若將物體放在這個凸透鏡前10 cm處，所成的像是（ ）倒立放大的實像 B、正立放大的虛像 C、倒立縮小的實像 D、倒立等大的實像燭焰通過凸透鏡恰好在光屏上得到一個倒立放大的像，若保持凸透鏡位置不變，把燭焰和光屏的位置對調一下，則（ ）光屏上仍能得到一個倒立放大的像光屏上得到一個倒立縮小的像透過透鏡可觀察到一個正立放大的像光屏上沒有像，需調節光屏位置才能成像物體放在凸透鏡前，到凸透鏡的距離是46 cm，此時光屏上得到的是放大的像，則所用凸透鏡的焦距可能是（ ）A、4cmB、8cmC、10cmD、18c

21、m某同學需要用一塊焦距為510 cm的凸透鏡。他利用光具座并選用a、b、c三塊凸透鏡做實驗 ，他保持物體與凸透鏡的距離為10cm，更換透鏡，調節光屏，結果光線通過a鏡成一個倒立縮小的像，光線通過b鏡成一個倒立放大的像，通過c鏡可以看到正立放大的虛像，則應該選用（ ）a鏡 B、b鏡C、c鏡 D三者都可以在圖4- 37中，P、Q為某凸透鏡主光軸OA上的兩點。若物體放在P點可得到一個放大的實像，放在Q點可得到一個縮小的實像，則下列判斷中正確的是（ ）凸透鏡可在P點左側，也可在P、Q之間凸透鏡可在P點右側，也可在P、Q之間凸透鏡必須在P、Q之間凸透鏡一定不在在P、Q之間圖4-37如圖4-38所示，請用

22、作圖法求出入射光線AB經透鏡后的折射光線BC。圖4-3817、如圖4 - 39所示，A為發光點，A，是4通過凸透鏡所成的像，MN是主光軸。利用作圖法找出透鏡的位置和焦點位置。圖4-39 圖4-40如圖4-40所示，S為點光源,S為S的像點,MN為透鏡主軸，用作圖的方法確定透鏡的 種類、位置和透鏡的兩個焦點。如圖4 - 41所示，點光源S正對圓孔，與圓孔相距為a，透過圓孔的光在后面的大屏上得到一個圓斑。若在孔上嵌一凸透鏡，則光屏上立刻出現一個清晰的亮點，則該透鏡的焦距、圓孔與光屏之間的距離分別是多少？圖4-41如圖4 - 42所示，在光具座上自左向右依次豎直放置一個凹透鏡、凸透鏡和平面鏡，兩個透鏡的主光軸重合，凸透鏡的焦距為f，此時兩個透鏡之間的距離為L。在凹透鏡的左側有一水平平行光束通過兩個透鏡后人村到平面鏡上，經平面鏡反射后，反射光恰能沿原來的光路返回，據此可判斷凸透鏡的焦距為多少？圖4-42某小組同學在“探究凸透鏡成像的規竄”實驗過程中發現：有時光屏上不能成像；有時能在光屏上成縮小的像；有時能在光屏上成放大的像；有時能在光屏上成等大的像。為了研究產生這些現