2022年凸透镜的成像规律应用及色散

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1、图 1 第十二周凸透镜的成像规律应用及色散知识与方法1凸透镜成像规律应用（1）照相机的使用人们在利用照相机摄像时，被摄物体和照相机镜头（相当于凸透镜）的距离是物距，镜头和底片的距离是像距（2fv f），底片相当于光屏。通常要求在摄像时，底片上能得到一个缩小的实像，所以照相机的成像条件是u2f。有些同学很喜欢摄影，也经常进行摄影实践活动。为了使远近不同的景物在胶片上产生清晰的像，需要旋转镜头上的调焦环（如图1），俗称调焦，这里有个误会，实际上，不是在调焦距，而是在调整像距，即调节镜头到胶片的距离。拍摄近的景物时，镜头往前伸，离胶片远一些；拍摄远的景物时，镜头往后缩，离胶片近一些。调焦环上刻着数字

2、，表示拍摄的景物到镜头的距离。照相时，胶片曝光适当，才能洗出好的相片曝光过度，洗出的相片发白；曝光不足，洗出的相片很暗，都不能令人满意。为了控制曝光量，一是用光圈控制进入镜头的光的多少，一是用快门控制曝光的时间。光圈可以开大或缩小，光圈环上刻有光圈数。曝光时间可以从快门上的数字知道。拍照时，要根据景物的明亮程度，选择适当的光圈和快门。现代的照相机可以根据光的强弱来自动调节光圈和快门，得到曝光适度的相片。有的相机还能自动测量景物到相机的距离，进行自动调焦。高度自动化的相机用起来很方便，即使缺乏摄影经验的人也能照出清晰的相片，所以人们戏称为“傻瓜相机”。（2）幻灯机的使用如图所示是幻灯机的成像示意

3、图。把幻灯片放在凸透镜的一倍焦距到二倍焦距之间（2fu f）且物距略大于焦距，强光源放在凹面镜的球心处，让强光源发出的光通过凹面镜会聚后再经聚光镜照射在幻灯片上，幻灯片上明亮画面经凸透镜成像在两倍焦距以外的银幕上（v2f），形成放大的、与幻灯片画面相颠倒的实像。调整凸透镜与幻灯片间的距离，可在银幕上获得清晰的像。（3）放大镜的使用放大镜也是凸透镜，是最常用的光学仪器之一。用放大镜看书上的字，可以看到利用凸透镜能使物体成放大的像，但这个像与投影仪所成的像是不同的，它是正立的虚像，并且像与物体在同一侧，这时被观察物体到凸透镜的距离必须小于一倍焦距。例 1 已知照相机暗箱长12 厘米，底片上得到物体

4、缩小的像，该相机镜头焦距可能是（）A f=20cm Bf=15cm Cf=10cm Df=5cm 图 2 精选学习资料 -名师归纳总结-第 1 页，共 8 页答案：C 解析：先要了解照相机的构造：题目中暗箱的长度12 厘米实际上是底片到凸透镜的距离（即是像距），根据凸透镜成像的规律可知像距v 满足：2fvf，所以 2f12cmf，解不等式得12cmf6cm，符合这一要求的只有选项 C。例 2“影”是我们日常生活中常见的光现象，请指出下面各句话中“影”的形成所包含的光学原理。（1）做光学游戏形成的“手影”（2）剧院放映的“电影”（3）湖岸景色在水中形成的“倒影”（4）春游时留下美好记忆的照片“摄

5、影”答案：光的直线传播，凸透镜成像（光的折射），平面镜成像（光的反射），凸透镜成像（光的折射）解析：“手影”我们平时称“影子”，是光照射到不透明物体表面后被物体挡住从而在其后面形成了一个光照不到的区域，所以它的形成原因为光的直线传播；“电影”和幻灯机的成像原理相同，是物距略大于焦距，电影院屏幕上成的是放大倒立实像，故为凸透镜成像（或光的折射）；“倒影”是平静的水面充当平面镜，倒影是岸上景物通过光的反射在水中所成的虚像，故为平面镜成像（或光的反射）；“摄影”即为照相机的成像原理，是物距大于2 倍焦距，底片上成的是缩小倒立实像，故为凸透镜成像（或光的折射）；例 3 要使屏幕上幻灯片的像略小一些，其

6、调整的办法是（）A、减小幻灯机与屏幕的距离，同时使幻灯片离镜头近一些B、减小幻灯机与屏幕的距离，同时使幻灯片离镜头远一些C、增大幻灯机与屏幕的距离，同时使幻灯片离镜头近一些D、增大幻灯机与屏幕的距离，同时使幻灯片离镜头远一些（）答案：B 解析：根据凸透镜成像规律可知，当物距大于焦距成实像时，物距减小，像距增大，像的大小也变大。本题中，目的是减小像的大小，所以要增大物距，减小像距。幻灯机使用时，幻灯片到镜头的距离为物距，应远一些；而幻灯机与屏幕的距离为像距，应小一些。故选B2光的色散现象白光通过三棱镜折射后在光屏上产生红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光带，这一现象叫做光的色散。如图3 所示。如果让

7、其中的一种色光再经过三棱镜，它就不再发生色散，这种不能发生色散的光叫做单色光；由几种单色光合成的能够发生色散的光叫做复色光，所以白光是复色光。若把三棱镜倒置过来，形成的光带恰好相反，如图4 所示。3光的三原色各种色光在人眼中会引起各种色觉。实验表明，红、绿、蓝三种色光混合而成的光可以在人眼中引起与各种色光相同的色觉，不同色觉是由于三种色光混合比例不同引起的，所以人们把红、绿、蓝称为光的“三原色”。例如彩色图 3 图 4 精选学习资料 -名师归纳总结-第 2 页，共 8 页电视机就是利用三原色光获得各种艳丽的色彩的。4物体的颜色透明物体的颜色是由它透过的色光决定的不透明物体的颜色是由它反射的色光

8、决定的 例 4 下列各种色光中能够产生光的色散现象的是（）A红光；B黄光；C绿光；D太阳光。答案：D 解析：光的色散现象是由于组成复色光的不同的单色光发生折射时折射程度不同造成的，所以只有复色光可能发生色散，而单色光是不能发生色散的。在上述各种色光中只有太阳光是复色光，所以答案应该是D。例 5 如图 5 红、绿、蓝光分别照射到蓝色透明玻璃和红色硬纸板上，请画出透过玻璃后的光线和被硬纸板反射的光线。答案：如图 6 所示解析：透明物体的颜色由它透过的色光决定，它只能允许与之相同的色光通过，其他颜色的色光均被吸收，所以只用蓝光能通过蓝色透明玻璃；不透明物体的颜色由它反射的色光决定，它只能反射与之相同

9、的色光，其他颜色的色光均被吸收，所以只有红光被反射。如图6 所示。例 6 舞台上演唱的演员身穿白色上衣、红色裙子，一束绿色的追光灯照在演员的身上，这时观众看到演员的上衣是 _颜色的，裙子是 _颜色的。答案：绿色、黑解析：通过例 5 了解了物体的颜色的知识，进一步明确白色不透明物体可以反射各种色光，所以绿光打在白衣上能反射出绿光，而红色不透明物体只可以反射红光，所以绿光打在红裙上被红裙吸收，没有光反射出来故为黑色，所以得出本题的答案应该是绿色、黑色。通过这一题我们也可以知道为什么电影院的屏幕、教室里投影仪的屏幕都用白色的。拓展与提高眼睛成像的原理图 5 图 6 精选学习资料 -名师归纳总结-第

10、3 页，共 8 页眼睛成像是透镜成像规律的重要应用。照相机与眼睛有相似的结构，如图7 所示，将照相机与简化眼对比，我们可以看到眼睛可以看成是精巧的照相机，眼球中的角膜和晶状体的共同作用，相当于一个“凸透镜”，视网膜相当于照相机的底片。从物体发出的光线经过人眼的凸透镜在视网膜上形成倒立、缩小的实像，分布在视网膜上的视神经细胞受到光的刺激，把这个信号传输给大脑，人就可以看到这个物体了。这就是眼睛成像的基本原理。眼睛与传统照相机的比较：眼睛照相机结构 1 角膜和晶状体（相当于一个凸透镜）镜头（相当于一个凸透镜结构 2 瞳孔光圈结构 3 视网膜（有感光细胞）底片（有感光材料）所 成 的像缩小、倒立、实

11、像缩小、倒立、实像调 节 作用像距不变，当物距减小（或增大）时，增大（或减小）晶状体的曲率以减小（或增大）焦距，使物体在视网膜上成清晰的像。焦距不变，当物距增大（或减小）时，减小（或增大）镜头到底片间的距离，使物体在底片上成清晰的像 例 7某校同学在学习了眼睛和眼镜内容后，想通过实验探究近视眼的形成原因。他们选择了如下器材：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。水凸透镜的厚薄可以图 7 精选学习资料 -名师归纳总结-第 4 页，共 8 页通过注射器注入、吸取水的多少来调节。其装置如图8 所示：（1）在此实验装置中，相当于人眼球中的晶状体.相当于人眼球中视网

12、膜。（2）请你用此实验装置探究近视眼的成因，要求写出实验过程。答案（1）水凸透镜（1 分）；光屏（2）按如图所示将蜡烛、水凸透镜、光屏依次放在光具座上，保持大致在同一高度上，调节水凸透镜的位置使蜡烛在光屏上成清晰的像；向水凸透镜中注水，使晶状体变厚，观察光屏上所成蜡烛的像将变得不清晰，将蜡烛向水凸透镜靠近，观察到光屏上会再次出现清晰的像。解析：近视眼患者的眼球较长或晶状体的焦距偏短，远处的物体的像成在视网膜前，视网膜上的像是模糊的。所以在用实验装置探究近视眼的成因时，向水凸透镜中注水，使晶状体变厚，晶状体的焦距就变短，光屏上所成蜡烛的像将变得不清晰，将蜡烛向水凸透镜靠近，相当于人眼看近处物体，

13、光屏上会再次出现清晰的像。因此，近视眼患者戴的近视眼镜是凹透镜，这样凹透镜先将远处物体射来的光线稍稍发散一下，这样，它的像就正好能成在视网膜上，于是他便能看清远处的物体。周末训练一、填空题1、如图 1 所示是照相机的结构示意图，由图可知：照相机的镜头相当于一个，相当于光屏，是像距，当物体位于时，在上成、像。人眼的结构与之类似，眼睛的部分相当于凸透镜，像成在上，物体到眼睛的距离一定大于焦距。2、幻 灯 机 或 投 影 仪 是 利 用 凸 透 镜 当 物 距时，能成、像的原理制成的，成清晰的像时，屏幕到镜头的距离一定焦距，为了在屏幕上得到正立的像，幻灯片一定要插在幻灯机上。3、只有把物体放在凸透镜

14、的以内时，凸透镜才能作为放大镜使用，这时像和物在凸透镜的。（选填“同侧”或“异侧”）4、某摄影师给一位同学拍完全身照后，又要拍半身照，这位同学应摄影师（选填“靠近”或“远离”），同时摄影师要调节镜头到底片的距离（即暗箱长度），使其。（选填“变长”或“变短”）。5、当一束太阳光穿过棱镜时，在棱镜另一侧的光屏上会出现按一定顺序排列的光带，这种现象叫做，光带的最上面是色光，最下面是色光，17 世纪 _ 首先发现了这种现象。6、在各种不同色光中，、称为三原色光。7、透明体的颜色取决于色光的颜色；不透明体的颜色取决于色光的颜色。白色物图 8 图 1 精选学习资料 -名师归纳总结-第 5 页，共 8 页体

15、能将各种色光反射，黑色物体则能将各种色光全部。8、在一个只开一盏红灯的暗房里，原本白色的墙壁看起来是色，用蓝色笔写出的字看起来却是色。二、选择题1、某同学做凸透镜成像实验，当光屏距离凸透镜16 厘米时，发现光屏上有一个清晰缩小的像，由此可以判断凸透镜的焦距可能是()A 5 厘米。B 8厘米。C 15厘米。D 20厘米。2、一次小明参加物理兴趣小组，替老师放映幻灯，当放映一张英国科学家牛顿的头像时，为了在银幕上得到正确的放映效果，应如图2 中的哪个图那样放置幻灯片（）3、如图 3 中所示，照相机的镜头上不慎落上了一个小黑点，那么拍出的照片（）A、有一个放大的黑影B、有一个缩小的黑影C、无法成像D

16、、照片基本正常4、某同学为看清楚邮票上的字迹，找来一个焦距为10 厘米的凸透镜，则凸透镜与邮票之间的距离应为（）A、大于 10 厘米 B、小于 10 厘米C、等于 10 厘米 D、以上均可5、下列关于产生光的色散现象的原因的说法中，正确的是（）A、同一介质对各种单色光的反射程度不同B、同一介质对各种单色光的折射程度不同C、不同介质对各种单色光的折射程度不同D、不同介质对同种单色光的折射程度不同6、彩色电视机荧光屏上呈现各种颜色，都是由三种基本色光混合而成的，这三种基本色光是（）A、红、橙、黄 B、黄、绿、蓝C、橙、靛、蓝 D、绿、红、蓝7、一束白光先通过红颜色玻璃后再射向黄色墙壁，我们看到墙壁

17、的颜色为（）A、黑色 B、白色图 3 图 2 太阳光红色玻璃蓝色物体图 4 精选学习资料 -名师归纳总结-第 6 页，共 8 页C、红色 D、黄色8、让一束太阳光照到蓝色表面的物体上，再让反射光线经过一块红色玻璃，如图4 所示，则眼睛透过红色玻璃看到的是（）A、红色 B、蓝色白光C、白色 D、黑色9、烛焰通过凸透镜在光屏上恰好得到一个缩小倒立的像。若保持透镜位置不变，把烛焰和光屏位置对调一下，则（）A、光屏上仍能呈现出一个缩小的像B、光屏上将呈现出一个放大的像C、光屏上不能呈现出像，但通过透镜，眼睛能看到像D、光屏上没有像，需要调节光屏位置，像才能呈现出来10、凸透镜的焦距为12 厘米，物体放

18、在距焦点4 厘米的主光轴上，则（）A、光屏上一定不会出现像 B、一定成倒立、放大的像C、可能成倒立、缩小的像 D、一定能成放大的像三、作图题1、在图 5 中的 A、B两个图中用作图法分别做出照相机和放大镜的成像原理图4、如图 6 所示，请你完成下列光路图。红绿蓝红图 6绿蓝透明体为绿色不透明体为蓝色四、实验题1、如图 7 所示，一部结构简单的照相机，此照相机用一焦距（1）、镜头在胶卷上形成了女孩清晰的像。）写出胶卷上女孩的像的性质）镜头与胶卷的距离“v”是 _。（选填“v=f”；“2fvf”；“v=2f”；“v2f”）（2）、现在女孩朝着照相机走去，胶卷上所成的女孩的像变得模糊起来。应怎样做才

19、能重新在胶卷上形成清晰的像？A 图2f2f F F B 图2f2f F F 图 5 图 7 精选学习资料 -名师归纳总结-第 7 页，共 8 页f=50mm的凸透镜制成，一女孩站在相机前2 米处。2、如图 8 所示在棱镜和白色光屏之间放一块蓝色玻璃，让一束很窄的太阳光通过棱镜后，再通过蓝色玻璃，观察光屏上光带的颜色。（1）在光屏上只能看到一小段色光带；（2）把蓝色玻璃换成绿色玻璃，则在光屏上看到的光带的颜色为色；（3）通 过 上 述 实 验 可 以 得 出 初 步 结 论：_。3、一学生用灯泡、焦距为10 厘米的凸透镜、光屏和光具座研究凸透镜的成像规律，他把每一次观察到的现象及数据记录如下，试

20、根据该同学的记录回答下列问题：实验次数灯泡到透镜的距离（物距/厘米）光屏到透镜的距离（像距/厘米）像的大小像的倒正像的性质放大程度缩小程度倒正实虚1 40 13.3 很小倒实2 30 15 较小倒实3 25 16.7 稍小倒实4 20 20 等大倒实5 18 22.5 稍大倒实6 15 30 较大倒实7 12 60 很大倒实8 10 不成像9 8 像在物的同侧很大正虚10 5 像在物的同侧较大正虚1）根据实验次数1、2、3 中的数据及观察到的成像情况，可初步得出结论：。2）根据实验次数5、6、7 中的数据及观察到的成像情况，可初步得出结论：。3）根据实验次数9、10 中的数据及观察到的成像情况，可初步得出结论：。4）除此以外，还能得出什么规律？图 8 精选学习资料 -名师归纳总结-第 8 页，共 8 页