第五章選鏡及其應用

【思維導圖】

W透鏡

【必背手冊】

★知識點一：透鏡

L透鏡：透明物質制成（一般是玻璃），至少有一個表面是球面的一部分，對光起折射作用的光學元

件。

2.透鏡的類型：

（1）凸透鏡：邊緣薄，中央厚。（圖甲）

（2）凹透鏡：邊緣厚，中央薄。（圖乙）

）［（

II甲1乙

3.主光軸和光心

（1）主光軸：通過透鏡的兩個球面球心的直線叫主光軸。

（2）光心：主光軸上有個特殊的點，通過它的光傳播方向不變。（透鏡中心可認為是光心）

【微點撥】

1.凡是透光性能優良的材料都能磨制成透鏡，如冰、水晶、金剛石、高分子透明樹脂、有機玻璃等。

2.透鏡是一種模型，常見的物體如近視鏡、遠視鏡、放大鏡，甚至一滴水都可以看做是一個透鏡。

★知識點二：透鏡對光的作用

1.凸透鏡：對光有會聚作用。（如圖所示，凸透鏡相當于兩個三棱鏡組合，厚的一端相對）

2.凹透鏡：對光有發散作用。（如圖所示，凹透鏡相當于兩個三棱鏡組合，薄的一端相對）

凸透鏡是三棱鏡的組合凹透鏡是三棱鎮的組臺

【微點撥】

1.凸透鏡對光線具有會聚作用，但并不是說通過凸透鏡后的光束一定會聚在一點，或一定是一束會聚

光束，因為會聚是相對于不發生折射時的光線來說的。

2.凹透鏡對光線具有發散作用，但并不是說通過凹透鏡后的光束一定是發散的，或延長不相交，因為

發散是相對于不發生折射時的光線來說的。

3.焦點：凸透鏡能使跟主軸平行的光線會聚在主光軸上的一點，這點叫透鏡的焦點，用“F”表示。

4.虛焦點：跟主光軸平行的光線經凹透鏡后變得發散，發散光線的反向延長線相交在主光軸上一點，

這一點不是實際光線的會聚點，所以叫虛焦點。

5.焦距：焦點到光心的距離叫焦距，用“f”表示。

【微點撥】

1.凸透鏡有兩個焦點，并且關于光心對稱；凹透鏡有兩個虛焦點，關于光心對稱。

2.凸透鏡的焦距f的大小表示其會聚能力的強弱，f越小，對光的會聚能力越強；凹透鏡焦距f的大小

表示其發散能力的強弱，f越小，對光的發散能力越強。

3.由于光路可逆，若把光源放在焦點上，光源射向透鏡的光，經凸透鏡折射后將變為平行光，因此利

用凸透鏡可產生平行光。

★知識點三：三條特殊光線（主要光線）

通過光心的光線經凸透鏡后通過凸透鏡焦點的光線經凸跟主光軸平行的光線經凸透鏡折

凸傳播方向不變透鏡折射后平行于主光軸射后過焦點

透—>

00

鏡

NT

FFfi

射向凹透鏡的光線如果其延跟主光軸平行的光線經凹透鏡折

通過光心的光線經凹透鏡后

長線通過虛焦點，則經凹透射后，折射光線的反向延長線過

凹傳播方向不變

鏡折射后平行于主光軸焦點

透

一F

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鏡及_?4一??1,~~

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1

X

★知識點四：照相機（攝像頭）

1.照相機原理：來自物體的光經過照相機鏡頭后會聚在膠卷上，形成被照物體的像。膠卷上涂著一層

對光敏感的物質，它在曝光后發生化學變化，物體的像就被記錄在膠卷上，經過顯影、定影后成為底片,

再用底片洗印就可以得到相片。

2.構造：鏡頭（凸透鏡）、膠片、調焦環、光圈環、快門等幾部分組成。

膠片取景窗

3.成像特點：（1）照相機成縮小、倒立的實像；（2）像距小于物距；（3）像與物體位于凸透鏡的兩

側。

【微點撥】

1.物體離照相機鏡頭的距離（物距）大于底片離照相機的距離（像距）。

2.物體離照相機鏡頭越遠，物體在膠卷上所成的像越小，像的位置（底片或膠片到鏡頭的距離）越近。

★知識點五：投影儀（幻燈機）

1.成像原理及示意圖：鏡頭相當于凸透鏡，成倒立、放大、實像。

2.構造：凹面鏡、光源、螺紋透鏡、凸透鏡、平面鏡。

【微點撥】

1.幻燈機和投影儀的調節：

（1）透明膠片到鏡頭的距離（物距）小于鏡頭到屏幕的距離（像距）；

（2）透明膠片離鏡頭越近時，屏幕上所成的像越大，像到鏡頭的距離越大。所以要想讓屏幕上的像大

一些，向下調凸透鏡，減小凸透鏡到物體的距離，增大投影儀到光屏的距離。

（3）幻燈機（投影儀）成的像上下顛倒，左右相反。如下圖:

2.幻燈機和投影儀的構造及作用:

類別構造作用

凸透鏡成倒立、放大的實像

聚光鏡加強照到幻燈片上的光

幻燈機

凹面鏡反射會聚光線，照亮透明膠片

光屏承接像

凸透鏡成倒立、放大的實像

投影儀螺紋透鏡會聚光線，照亮透明膠片

平面鏡改變光路

凹面鏡反射會聚光線，照亮透明膠片

光屏承接像

★知識點六：放大鏡

1.成像原理：放大鏡（凸透鏡）成正立、放大的虛像。

2.成像規律：（1）像與物體位于凸透鏡的同側；（2）放大鏡離被觀察的物體越近，所成的像越小；

放大鏡離物體越遠，所成的像越大；（3）如果放大鏡與物體的距離大到一定程度，所成的放大的虛像便消

失了。

★知識點七：實像和虛像

1.實像：照相機和投影儀所成的像，是光通過凸透鏡射出后會聚形成的，如果把感光膠片放在適度的

位置，能記錄下所成的像。這種像叫做實像。

2.虛像：沒有實際光線會聚，只是人眼逆著出射光的方向看去，感到光是從虛像處發出。

【微點撥】

1.實像是實際光線會聚而成的，可以用光屏承接。

2.沒有實際光線會聚，出射光線的反向延長線相交所成的像是虛像，虛像無法用光屏承接。人眼逆著

出射光的方向看去，感覺好像是光從虛像出發出的。

3.實像和虛像的區別:

類別定義表現實例

實像實際光線會聚能用光屏承接，能----

而成被眼睛觀察

ki：1RRifVI'll/一YB

小孔成像照相機成像投影儀成像

虛像反射（或折射）不能用光屏承接，

光線的反向延能被眼睛觀察

長線相交而成

平面鏡成像眼睛“受騙”放大鏡成像

★知識點八：凸透鏡成像規律

1.凸透鏡成像規律：如圖是常見凸透鏡成像規律光路圖，詳見下表（1）。

表（1）凸透鏡成像規律表

成像條件物距（U）成像的性質像距（V）應用

u>2f倒立、縮小的實像f<v〈2f照相機（圖a）

u=2f倒立、等大的實像v=2f圖d

f<u<2f倒立、放大的實像v>2f投影儀（圖b）

u=f不成像射出的是平行光線

0<u<f正立、放大的虛像v>f放大鏡（圖C）

虛像

買壞日肉

c.0<u<fd.u=2f

凸透鏡成像光路圖

2.凹透鏡成像規律：凹透鏡始終成縮小、正立的虛像，如圖所示。

凹透鏡成像光路圖

注意：大家還要記住：虛像，物、像同側；實像，物、像異側。

【知識詳解】凸透鏡成像的規律

規律1:當物距大于2倍焦距時，則像距在1倍焦距和2倍焦距之間，成倒立、縮小的實像。此時像距

小于物距，像比物小，物像異側。應用：照相機、攝像機。

規律2:當物距等于2倍焦距時，則像距也在2倍焦距，成倒立、等大的實像。此時物距等于像距，像

與物大小相等，物像異側。應用：測焦距。

規律3:當物距小于2倍焦距、大于1倍焦距時，則像距大于2倍焦距，成倒立、放大的實像。此時像

距大于物距，像比物大，物像異側。應用：投影儀、幻燈機、電影放映機。

規律4:當物距等于1倍焦距時，則不成像，成平行光射出。

規律5:當物距小于1倍焦距時，則成正立、放大的虛像。此時像距大于物距，像比物大，物像同側。

應用:放大鏡。

★知識點九：探究凸透鏡成像規律

1.實驗內容

【實驗目的】透鏡凸透鏡成像規律。像與物的大小關系、物距變化成像規律變化、像的虛實。

【實驗器材】凸透鏡、光具座、蠟燭、光屏、火柴等。

【實驗步驟】一、按圖組裝器材。調整蠟燭、凸透鏡、光屏在同一水平線上。

二、將蠟燭放在遠處(此時u>2f),移動光屏直至在光屏上成清晰的像；觀察像的大小、正立還是倒

立，并測量物距和像距；數據記錄實驗表格。

三、將蠟燭往凸透鏡方向移動，使2f>u>f,移動光屏直至在光屏上成清晰的像；觀察像的大小、正立

還是倒立，并測量物距和像距；數據記錄實驗表格。

四、將蠟燭繼續往凸透鏡方向移動，使巾匕移動光屏，看能否成像。

五、將蠟燭繼續往凸透鏡方向移動，使u<f,移動光屏，看在光屏上能否找到像。

六、實驗表格

像的性質

物距與焦距關系物距(cm)像距(cm)

大小正倒虛實

u>2f

u=2f

2f>u>f

u=f

u<f

七、整理器材。

【實驗結論】等大、等距、對稱、反向、虛像。

像的性質應用

物距像距（cm）

大小正倒虛實

u>2f縮小倒立實像2f<v<f照相機

2f>u>f放大倒立實像v>2f投影儀

u<f放大正立虛像一一放大鏡

★知識點十：眼睛

一、眼睛的構造（如圖）

1.角膜：位于眼球的最前面，是清澈透明的，眼瞼的眨眼動作會將淚液均勻地潤濕角膜表面，使得光

線能直接進入眼內，不受阻擋，它就像是照相機的鏡頭。

2.瞳孔：會隨光線的強弱而自動縮小或放大，相當于照相機的光圈，它可以調節光線進入眼內的亮度，

防止眼睛因強光照射而受傷。

3.晶狀體：靠睫狀肌的縮放而改變厚度，可以調節遠近的焦距，讓我們視物清晰，相當于調焦的透鏡。

4.脈絡膜：眼內腔充滿著玻璃體，眼球壁中的脈絡膜含有相當多的色素，有遮光作用，使得眼內腔變

得像暗箱一樣。

5.視網膜：含有非常多的感光細胞，有錐狀細胞和桿狀細胞，分別掌管色覺及明暗視覺，視網膜接受

光刺激而成像，就相當于照相機的底片。

二、成像原理

人眼成像原理：眼球的構造和成像的原理與照相機相似。照像機有鏡頭、光圈、調焦裝置、暗箱和底

片，眼球也有類似的構造，角膜相當于鏡頭，瞳孔相當于光圈，晶狀體相當于調焦的透鏡，脈絡膜相當于

暗箱，視網膜相當于底片。

從物體發出的光線經過晶狀體等一個綜合的凸透鏡在視網膜上行成倒立，縮小的實像，分布在視網膜

上的視神經細胞受到光的刺激，把這個信號傳輸給大腦，人就可以看到這個物體了（眼睛的晶狀體相當于

凸透鏡，視網膜相當于光屏（膠卷））。

三、正常眼睛成像概念

1.遠點：當晶狀體變得最扁平時，眼睛能看清的最遠點叫做遠點。正常眼睛的遠點在無窮遠處。

2.近點：當晶狀體變得最凸起時，眼睛能看清的最近點叫做近點。正常眼睛的近點一般為10cm處。

3.明視距離：正常眼睛觀看25cm遠的物體時，感到既清楚又不易疲勞，因此把25cm的距離叫做正常

眼睛的明視距離。

4.當物距變化時，眼睛的睫狀肌會改變晶狀體的彎曲程度，使物體的像總能落在視網膜上。

★知識點十一：近視眼、遠視眼的成因與矯正方法

1.近視眼：近視眼是指眼球在調節放松狀態下，平行光線(一般認為來自5m以外)經眼球屈光系統后

聚焦在視網膜之前，產生遠距視物模糊。所以近視眼的遠點不在無窮遠處，而在某個有限距離處，近視眼

的進點也比正常眼近，近視眼的明視距離小于25cm。

(1)特點：近視眼只能看清近處的物體，看不清遠處的物體。

(2)原因：近視眼晶狀體比正常人眼睛要凸一些，晶狀體折光能力強。遠處來的平光會聚在視網膜前

面，而在視網膜上是一個光斑了。

(3)矯正方法：配戴適當的凹透鏡做眼睛，使遠處來的光先發散后再進入眼睛，可矯正近視眼視力。

2.遠視眼：在完全靜止的調節狀態下，由遠距離(指5米以上)目標投射的光線，集合在視網膜之后。

這種反常的屈光狀態稱為遠視眼。遠視眼的近點比正常眼遠些。遠視眼的明視距離大于25cm。

(1)特點：遠視眼只能看見遠處的物體，看不清近處的物體。

(2)原因：晶狀體比正常人要凹一些，晶狀體對光線的折射能力變弱，遠處來的光線會聚點在視網膜

后。①眼軸過短如小眼球；②眼軸正常而屈光系統的屈光力過弱，如角膜的弧度過平以及屈光指數偏低等。

(3)矯正方法：利用凸透鏡能使光線會聚的特點，在眼睛前面放一個凸透鏡，就能使來自近處物體的

光會聚在視網膜上了。配戴適當的凸透鏡做眼睛，可矯正遠視眼的視力。

【微點撥一】近視眼與遠視眼的成因與矯正

近視眼和遠視眼的成因及糾正

近視眼遠視眼

表現只能看清近處的物體，看不清遠處的物體。只能看清楚遠處的物體、看不清近處的物體。

成因晶狀體變得太厚，折射光的能力太強或由于眼晶狀體太薄，折光能力太弱，或者是眼球在

球在前后方向上太長，視網膜距晶狀體過遠，前后方向上太短，來自近處物體的光線發散

來自遠處的光會聚在視網膜之前，視網膜上得