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在光世界里在光世界里(复习课复习课)第四章第四章光折射光折射 透镜透镜 复习复习主主 讲讲:张丽霞张丽霞(镇江市第三中学镇江市第三中学)审审 稿稿:周继中周继中(镇江市教研室镇江市教研室)第1页知识结构图知识结构图实例实例定义定义规律规律应用应用解释现象解释现象透镜透镜两种透镜特点两种透镜特点凸透镜成像规律及应用凸透镜成像规律及应用-光折射规律光折射规律第2页知识整理知识整理-光折射定义光折射定义 光从一个介质斜射入另一个介质时，光从一个介质斜射入另一个介质时，传传输方向发生偏折输方向发生偏折，这种现象叫光折射，这种现象叫光折射空气空气界面界面水或水或玻璃玻璃S S第3页经典例题经典例题 例例1 例例1 1：如图所表示四种情景中，属于光折：如图所表示四种情景中，属于光折射现象是射现象是 （）B B一笔三折一笔三折B第4页经典例题经典例题 例例2例例2 2：如图：如图a a，直线，直线ABAB是光滑木板与细布是光滑木板与细布分界限，然后使一个小线轴沿着与直线分界限，然后使一个小线轴沿着与直线ABAB成一角度方向成一角度方向POPO匀速滚动，能够看到，匀速滚动，能够看到，线轴在棉布上滚动方向发生了改变线轴在棉布上滚动方向发生了改变;如如图图b b，一束光从空气斜射入玻璃中时传，一束光从空气斜射入玻璃中时传输方向也发生了改变。输方向也发生了改变。（1 1）由图）由图a a可知当线轴甲轮刚接触到细可知当线轴甲轮刚接触到细布时，其速度大小将布时，其速度大小将 ,此时乙轮速此时乙轮速度大小将度大小将 ；（2 2）从图）从图a a、b b两种类似现象可知，光两种类似现象可知，光由空气斜射入玻璃时而发生折射现象原由空气斜射入玻璃时而发生折射现象原因因 。变小变小不变不变传输速度发生改变传输速度发生改变第5页知识整理知识整理-光折射规律光折射规律（1 1）折射折射光线，光线，入射入射光线和光线和法线法线在同一平在同一平面内，折射光线和入射光线面内，折射光线和入射光线分居在法线两侧分居在法线两侧 （2）当光从空气）当光从空气斜射斜射入水或玻璃中时，折入水或玻璃中时，折射光线射光线偏向偏向法线，折射角法线，折射角小于小于入射角入射角，当光从水或玻璃当光从水或玻璃斜射斜射入空气中时，折射光入空气中时，折射光线线偏离偏离法线，折射角法线，折射角大于大于入射角入射角（3）当光）当光垂直入射垂直入射时，传输时，传输方向不变方向不变，折，折射角等于射角等于0当入射角增大时，折射角也增大当入射角增大时，折射角也增大第6页光学作图光学作图 空空气气水 一光线沿与水面成一光线沿与水面成4040角从空气射向水面，角从空气射向水面，（1 1）请你画出对应反射光线和大致折射光线位）请你画出对应反射光线和大致折射光线位置；置；（2 2）若反射光线与折射光线恰好垂直，）若反射光线与折射光线恰好垂直，则入射角则入射角=折射角折射角=，5040400900=500第7页知识整理知识整理-光折射实例光折射实例 第8页经典例题经典例题 例例3例例3 3：某校新建成一个喷水池，在池底中央安装一：某校新建成一个喷水池，在池底中央安装一只射灯。池内无水时，射灯发出一束光照在池壁上，只射灯。池内无水时，射灯发出一束光照在池壁上，在在S S点形成一个亮斑，如图所表示，现往池内注水，点形成一个亮斑，如图所表示，现往池内注水，水面升至水面升至a a位置时，站在池旁人看到亮斑位置在位置时，站在池旁人看到亮斑位置在P P点；点；假如水面升至假如水面升至b b位置时，人看到亮斑位置在位置时，人看到亮斑位置在Q Q点。则点。则P P点在点在 ，Q Q点在点在 。P QS点下方S点上方第9页解释现象：解释现象：水中物体为何看起来变了水中物体为何看起来变了知识整理知识整理-光折射应用光折射应用1 原因：原因：因为因为光从光从水水进入进入空气空气中发生折射中发生折射，水中物，水中物体位置看起来比实际位置要体位置看起来比实际位置要高高些些物体物体像原因：原因：因为因为光从光从水水进入进入空气空气中发生折射中发生折射，水中物，水中物体位置看起来比实际位置要体位置看起来比实际位置要高高些些第10页解释现象：解释现象：岸上树为何看起来变了岸上树为何看起来变了原因：原因：因为因为光从光从空气空气进入进入水水中发生折射中发生折射，在水中，在水中看岸上物体位置看起来比实际位置要看岸上物体位置看起来比实际位置要高高些些物体物体像第11页经典例题经典例题 例例4例例4 4：如图，船上渔民看到水中鱼，：如图，船上渔民看到水中鱼，（1 1）看到鱼位置比鱼所在实际位置）看到鱼位置比鱼所在实际位置要要 ，其原因是光从，其原因是光从 进入进入 发生发生 ；（2 2）渔民想用激光照亮它，应对准）渔民想用激光照亮它，应对准 ，另一渔民用叉子叉鱼就朝着另一渔民用叉子叉鱼就朝着 （“鱼鱼像位置像位置”/“”/“鱼像下方鱼像下方”）鱼实际位置鱼实际位置A鱼像位置鱼像位置BO OC C浅浅水水空气空气折射折射鱼像位置鱼像位置鱼像下方鱼像下方第12页思维点拨思维点拨解题分析：解题分析：激光照鱼和叉子叉鱼区分在于激光从空气进入水中激光照鱼和叉子叉鱼区分在于激光从空气进入水中会发生折射，叉子是直接进入不弯折。会发生折射，叉子是直接进入不弯折。当激光照鱼时，因为光路可逆性，若激光逆着原折当激光照鱼时，因为光路可逆性，若激光逆着原折射光照鱼（鱼像位置）时，经水面发生折射后将逆射光照鱼（鱼像位置）时，经水面发生折射后将逆着原入射光照到鱼（鱼实际位置）着原入射光照到鱼（鱼实际位置）当叉子叉鱼时，因为叉子直接从空气进入水不弯折，当叉子叉鱼时，因为叉子直接从空气进入水不弯折，只有对准鱼实际位置才能叉到鱼只有对准鱼实际位置才能叉到鱼参考答案参考答案：（1）浅，水，空气，折射；浅，水，空气，折射；（2）鱼像位置，鱼实际位置）鱼像位置，鱼实际位置第13页经典例题经典例题 例例5例例5 5：如图所表示，一位同学在试验课用激光笔从：如图所表示，一位同学在试验课用激光笔从装有白糖水玻璃缸外侧将光线斜向上射入白糖水，装有白糖水玻璃缸外侧将光线斜向上射入白糖水，发觉了一个奇特现象：白糖水中光路不是直线，发觉了一个奇特现象：白糖水中光路不是直线，而是一条向下弯曲曲线，关于对这个现象解释，而是一条向下弯曲曲线，关于对这个现象解释，合理猜测是（合理猜测是（）A.A.玻璃缸折射作用；玻璃缸折射作用；B.B.激光笔发出光线不绝对平行；激光笔发出光线不绝对平行；C.C.白糖水密度不是均匀，越深密度越大；白糖水密度不是均匀，越深密度越大；D.D.激光笔发出各种颜色光发生了色散激光笔发出各种颜色光发生了色散。C第14页光学作图光学作图 请在下列图中画出光进入玻璃砖或三请在下列图中画出光进入玻璃砖或三棱镜后径迹（注意标出法线）棱镜后径迹（注意标出法线）第15页知识整理知识整理-光折射应用光折射应用21 1、凸透镜和凹透镜、凸透镜和凹透镜（1 1）原理：是利用光折射原理制成光学器件）原理：是利用光折射原理制成光学器件（2 2）分类：）分类：凸透镜凸透镜-中间比边缘厚透镜叫凸透镜中间比边缘厚透镜叫凸透镜凹透镜凹透镜-中间比边缘薄透镜叫凹透镜中间比边缘薄透镜叫凹透镜（3 3）利用：）利用：第16页凸透镜凸透镜对平行于主光轴平行光束有对平行于主光轴平行光束有会聚会聚作用作用,故凸故凸透镜又叫会聚透镜透镜又叫会聚透镜凹透镜凹透镜对平行于主光轴平行光束有对平行于主光轴平行光束有发散发散作用作用,故凹透故凹透镜又叫发散透镜镜又叫发散透镜2 2、凸透镜和凹透镜对光线作用、凸透镜和凹透镜对光线作用第17页.F.O跟主轴平行光线，折射后过焦点。跟主轴平行光线，折射后过焦点。经过焦点光线，折射后平行于主轴。经过焦点光线，折射后平行于主轴。经过光心光线，经透镜后方向不变经过光心光线，经透镜后方向不变 3 3、透镜三条特殊光路、透镜三条特殊光路.F第18页跟主轴平行光线，折射后跟主轴平行光线，折射后反向延长线过焦点反向延长线过焦点。延长线经过焦点延长线经过焦点光线，折射后平行于主轴。光线，折射后平行于主轴。经过光心光线，经透镜后方向不变经过光心光线，经透镜后方向不变.F.F.O第19页2fFFuv物距物距u:物体到透镜距离物体到透镜距离像距像距v:像到透镜距离像到透镜距离4 4、相关透镜几个光学概念：、相关透镜几个光学概念：光心、主轴、光心、主轴、焦点焦点F F、焦距、焦距f f、物距、物距u u、像距、像距v v焦距焦距f:焦点与光心距离焦点与光心距离.Of第20页、当、当u2f u2f 时，成缩小倒立实像（时，成缩小倒立实像（摄影机摄影机）、当、当2fuf 2fuf 时，成缩小放大实像（时，成缩小放大实像（投影机投影机）、当、当u=f u=f 时，不成像时，不成像、当、当uf uf 时，成放大正立虚像（时，成放大正立虚像（放大镜放大镜）、当、当u=2f u=2f 时，成缩小等大实像时，成缩小等大实像知识整理知识整理-透镜成像规律及应透镜成像规律及应用用成正立、缩小虚像成正立、缩小虚像 第21页试验思索试验思索-实像与虚像区分实像与虚像区分成像原理不一样：成像原理不一样：实像是实际光会聚而成实像是实际光会聚而成 虚像是实际光反向延长线会聚而成虚像是实际光反向延长线会聚而成 承接方式不一样：承接方式不一样：实像能成在光屏上实像能成在光屏上 虚像不能成在光屏上虚像不能成在光屏上相同点：都能被眼睛看到相同点：都能被眼睛看到第22页经典例题经典例题 例例6例例6 6：凸透镜焦距是：凸透镜焦距是15cm15cm，将物体放在主光轴，将物体放在主光轴距距透镜焦点透镜焦点5cm5cm处，所成像一定是处，所成像一定是()()A A正立正立 B B倒立倒立 C C放大放大 D D虚像虚像C 2FFF 2FAA，B（1 1）u u=20cm=20cm ，fu2ffu2f 倒立、放大倒立、放大实像像（2 2）u u=10cm=10cm，u u f f 正立、放大虚像正立、放大虚像B，第23页经典例题经典例题 例例7例例7 7：在研究凸透镜成像情况试验中，当烛焰到凸透：在研究凸透镜成像情况试验中，当烛焰到凸透镜距离是镜距离是20cm 20cm 时，在透镜另一侧光屏上得到一个放时，在透镜另一侧光屏上得到一个放大像大像,(1)(1)这种成像特点在生活中应用是这种成像特点在生活中应用是 ；(2)(2)该透镜焦距范围是该透镜焦距范围是 ；(3)(3)当当u u=10cm=10cm时，它成像特点是时，它成像特点是 ，在，在生活中应用是生活中应用是 ，此时它像，此时它像 成在光屏成在光屏上（上（“能能”/“”/“不能不能”）。）。第24页思维点拨思维点拨（2 2）当）当u u=20cm=20cm，倒立、放大实像。依据凸透镜倒立、放大实像。依据凸透镜成像规律可知，成像规律可知，fu2ffu2f，即，即f f 20cm 20cm 2f2f，解不等式解不等式可知可知10cm 10cm f f 20cm 20cm；（1 1）首先分析题目中给条件：因像成在光屏上，所）首先分析题目中给条件：因像成在光屏上，所以是实像，又依据透镜成像规律知实像都是以是实像，又依据透镜成像规律知实像都是“倒立倒立”，因而所成像特点是，因而所成像特点是“倒立放大实像倒立放大实像”，由凸透镜成由凸透镜成像规律及应用可知，应用是像规律及应用可知，应用是投影仪或幻灯机；投影仪或幻灯机；（3 3）当）当u u=10cm=10cm，因，因 10cm 10cm f f 20cm 20cm，比较，比较u u 和和f f 关系可知，关系可知，ufuf，再依据凸透镜成像规律可知，再依据凸透镜成像规律可知，当当 ufuf时，成时，成正立放大虚像正立放大虚像,它应用是它应用是放大镜，放大镜，它像它像是虚像是虚像不能不能成在光屏上。成在光屏上。第25页经典例题经典例题 例例8例例8 8：物理课上，小明和小红用焦距相等摄影：物理课上，小明和小红用焦距相等摄影机对老师拍照，洗出底片分别为图中甲和乙，机对老师拍照，洗出底片分别为图中甲和乙，则小红离老师距离则小红离老师距离 ；小红想要使底；小红想要使底片上像与小明一样大，小红位置要片上像与小明一样大，小红位置要 小小强移动，再强移动，再 镜头到底片距离。镜头到底片距离。远远靠近靠近增大增大第26页经典例题经典例题 例例9例例9 9：如图所表示，小刚将盛满水圆柱形透：如图所表示，小刚将盛满水圆柱形透明玻璃杯贴近书本，透过玻璃杯观看书上明玻璃杯贴近书本，透过玻璃杯观看书上鹦鹉图片（圆圈中鹦鹉图与书本中鹦鹉图鹦鹉图片（圆圈中鹦鹉图与书本中鹦鹉图实际大小相等），他所看到虚像可能是实际大小相等），他所看到虚像可能是()A第27页思维点拨思维点拨从横向看，把圆柱形透明玻璃杯分成左、中、从横向看，把圆柱形透明玻璃杯分成左、中、右三部分，观察能够发觉，它右三部分，观察能够发觉，它“中部中部”比比“左部左部”和和“右部右部”厚，所以从横向看，玻璃杯相当于厚，所以从横向看，玻璃杯相当于放大镜，对近处物体放大镜，对近处物体横向有放大作用横向有放大作用从纵向看，再把圆柱形透明玻璃杯分成上、中、从纵向看，再把圆柱形透明玻璃杯分成上、中、下三部分，观察却发觉，它下三部分，观察却发觉，它“中部中部”“”“上部上部”和和“下部下部”等厚，所以从纵向看，玻璃杯相当于平等厚，所以从纵向看，玻璃杯相当于平行玻璃砖，对物体没有放大或缩小作用（行玻璃砖，对物体没有放大或缩小作用（等高等高）普通各向都能放大放大镜与它相比，不论你怎普通各向都能放大放大镜与它相比，不论你怎么分，它总是中间比边缘厚，因而对近处物体各么分，它总是中间比边缘厚，因而对近处物体各个部位都有放大作用个部位都有放大作用 第28页试验测量试验测量-测定测定凸透镜焦距凸透镜焦距方法一：平行光聚焦法方法一：平行光聚焦法 即将凸透镜正对着太阳光，再把光屏放在它即将凸透镜正对着太阳光，再把光屏放在它另一侧，改变凸透镜与光屏距离，直到光屏上出另一侧，改变凸透镜与光屏距离，直到光屏上出现最小最亮光斑，就能够现最小最亮光斑，就能够测出该凸透镜焦距为测出该凸透镜焦距为 cmcm。方法二：二倍焦距成像法方法二：二倍焦距成像法即将点燃蜡烛放在凸透镜一侧，移动蜡烛与即将点燃蜡烛放在凸透镜一侧，移动蜡烛与光屏，直到光屏上形成光屏，直到光屏上形成倒立、等大倒立、等大实像，用刻度实像，用刻度尺测出蜡烛或光屏到凸透镜中心距离尺测出蜡烛或光屏到凸透镜中心距离u u或或v v，则，则f=uf=u/2=/2=v v/2/2 1010第29页光路作图光路作图 下列图表示分别从凸透镜两倍焦距和一倍下列图表示分别从凸透镜两倍焦距和一倍焦距处射向透镜光线焦距处射向透镜光线P P和光线和光线Q Q，请在图中，请在图中画出它们经过透镜后光路画出它们经过透镜后光路 2FFF 2FPQP，Q，第30页思维点拨思维点拨本题包括知识是凸透镜对光线作用、凸透镜成本题包括知识是凸透镜对光线作用、凸透镜成像规律、及光学作图知识像规律、及光学作图知识光线光线Q Q：因为凸透镜对光线有会聚作用，当光线：因为凸透镜对光线有会聚作用，当光线经焦点射向透镜时，这条光线经透镜后会平行于经焦点射向透镜时，这条光线经透镜后会平行于主光轴射出主光轴射出光线光线P P：由凸透镜成像规律可知，物体在凸透镜：由凸透镜成像规律可知，物体在凸透镜二倍焦距处所成像是等大实像，所以我们能够将二倍焦距处所成像是等大实像，所以我们能够将左边点左边点P P看作透镜前一个物点，则点看作透镜前一个物点，则点P P经过凸透镜经过凸透镜所成像点应在透镜右侧二倍焦距处，所以光线所成像点应在透镜右侧二倍焦距处，所以光线P P经凸透镜折射光线经凸透镜折射光线PP应经过右侧应经过右侧2F2F点点第31页经典例题经典例题 例例10例例1010：如图所表示，：如图所表示，A A是一只水平放置长方形暗盒，盒是一只水平放置长方形暗盒，盒内有水平向右平行光。内有水平向右平行光。B B为暗盒右侧平面上一个圆孔，为暗盒右侧平面上一个圆孔，C C是一个与暗盒右侧平面平行相间一定距离光斑。若从是一个与暗盒右侧平面平行相间一定距离光斑。若从外径与圆孔外径与圆孔B B相同厚玻璃板、凹透镜、凸透镜这三个光相同厚玻璃板、凹透镜、凸透镜这三个光学器件中取一个嵌入圆孔学器件中取一个嵌入圆孔B B中，发觉在光斑中，发觉在光斑C C处光屏上处光屏上展现一个比圆孔大圆形光斑，则嵌入圆孔展现一个比圆孔大圆形光斑，则嵌入圆孔B B那个光学器那个光学器件（件（）A.A.平板玻璃、凹透镜凸透镜都有可能平板玻璃、凹透镜凸透镜都有可能B.B.只能是凸透镜只能是凸透镜C.C.只能是凹透镜或凸透镜只能是凹透镜或凸透镜 D.D.只能是平板玻璃只能是平板玻璃C第32页思维点拨思维点拨第33页试验思索试验思索-光屏上不能展现像原因光屏上不能展现像原因大致有三个原因：大致有三个原因：()物距小于或等于焦距，物距小于或等于焦距，凸透镜不能成实像凸透镜不能成实像.()光屏、凸透镜、烛焰三者中心不在同一高度光屏、凸透镜、烛焰三者中心不在同一高度.()物距太小时，像距太大，光屏在光具座上调不物距太小时，像距太大，光屏在光具座上调不到烛焰像所在位置到烛焰像所在位置.在做在做“研究凸透镜成像规律研究凸透镜成像规律”试验中，某同学试验中，某同学在光具座上不论怎样左右移动光屏，在光屏上都不在光具座上不论怎样左右移动光屏，在光屏上都不能展现烛焰像，请你说说可能有哪几个原因能展现烛焰像，请你说说可能有哪几个原因?第34页经典例题经典例题 例例11例例1111：在：在“探究凸透镜成像大小与哪些原因相关探究凸透镜成像大小与哪些原因相关”试验时试验时（1 1）小明首先将凸透镜、蜡烛和光屏放在如图所表）小明首先将凸透镜、蜡烛和光屏放在如图所表示光具座上进行试验。若图中示光具座上进行试验。若图中C C位置上放置光屏，则位置上放置光屏，则B B位置上应放置位置上应放置 ；（2 2）试验中，小明发觉在光屏上）试验中，小明发觉在光屏上得到如图所表示不完整像，要得到蜡得到如图所表示不完整像，要得到蜡烛火焰完整像，应将调整烛火焰完整像，应将调整 ；第35页思维点拨思维点拨 2FFF 2F 2FFF 2F参考答案：参考答案：将光屏向上移，或将蜡烛火焰向上移将光屏向上移，或将蜡烛火焰向上移 或透镜向下移或透镜向下移分析：本题成像问题是像偏成在光屏上部，使分析：本题成像问题是像偏成在光屏上部，使 光屏上得到是如图所表示不完整像光屏上得到是如图所表示不完整像原因：烛焰中心、透镜中心、光屏中心不在同一原因：烛焰中心、透镜中心、光屏中心不在同一 高度高度第36页知识整理知识整理-眼睛及视力矫正眼睛及视力矫正眼睛晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏，眼睛晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏，正常眼睛晶状体经过调整本身厚度，使像恰好正常眼睛晶状体经过调整本身厚度，使像恰好成在视网膜上，使人看到清楚像。成在视网膜上，使人看到清楚像。近视眼：像成在视网膜前方，用凹透镜来矫正，近视眼：像成在视网膜前方，用凹透镜来矫正，其作用是将光发散使像后移，使像正成在视网其作用是将光发散使像后移，使像正成在视网膜上膜上远视眼：像成在视网膜后方，用凸透镜来矫正，远视眼：像成在视网膜后方，用凸透镜来矫正，其作用是将光会聚使像前移，使像正成在视网其作用是将光会聚使像前移，使像正成在视网膜上膜上爱护我们眼睛爱护我们眼睛,去探寻这个光世界去探寻这个光世界第37页经典例题经典例题 例例12例例1212：如图所表示是：如图所表示是 （“近视眼近视眼”/“”/“远视远视眼眼”）成像示意图，这是因为像成在视网膜）成像示意图，这是因为像成在视网膜 方方（“前前”/“”/“后后”）；）；矫正所配戴眼镜镜片是矫正所配戴眼镜镜片是 （“凸透镜凸透镜”/“”/“凹透凹透镜镜”，其作用是将光，其作用是将光 (“(“会聚会聚”/“”/“发散发散”)”)，使像恰好成在视网膜上，使像恰好成在视网膜上近视眼近视眼前前凹透镜凹透镜发散发散第38页经典例题经典例题 例例13例例1313：如图，将凸透镜看作是眼睛晶状体，光屏：如图，将凸透镜看作是眼睛晶状体，光屏看作是眼睛视网膜，烛焰看作是眼睛观察物体。看作是眼睛视网膜，烛焰看作是眼睛观察物体。拿一个远视眼镜给拿一个远视眼镜给“眼睛眼睛”戴上，光屏上出现烛戴上，光屏上出现烛焰清楚像，而拿走远视眼镜则烛焰像变得含糊。焰清楚像，而拿走远视眼镜则烛焰像变得含糊。那么在拿走远视眼镜后，以下操作能使光屏上重那么在拿走远视眼镜后，以下操作能使光屏上重新得到清楚像是（新得到清楚像是（）A A将光屏适当远离凸透镜将光屏适当远离凸透镜B B将蜡烛适当远离凸透镜将蜡烛适当远离凸透镜C C将光屏适当移近凸透镜或将光屏适当移近凸透镜或将蜡烛适当移近凸透镜将蜡烛适当移近凸透镜D D同时将光屏和蜡烛适当远同时将光屏和蜡烛适当远离凸透镜离凸透镜 A第39页第40页