光学透镜试题02.doc

第三章 透镜及其应用复习【基础知识精讲】1. 透镜人们根据光由一种介质进入另一种介质要发生折射，制成了透镜根据透镜的外形，分为凸透镜和凹透镜凸透镜：中央厚边缘薄的透镜凹透镜：中央薄边缘厚的透镜透镜的主光轴：通过透镜的两个球面球心的直线透镜的光心：透镜的中心 2. 凸透镜对光的作用：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后，会聚于主光轴上一点，这个点叫做焦点，用F来表示焦点到光心的距离叫做焦距，用f来表示凸透镜有两个实焦点，左右各有一个焦距没有实虚之分，一个透镜只有一个固定的焦距由折射光路的可逆性可知，由焦点上发出的光线，经凸透镜折射后变成了平行于主光轴的光线平行光源就是根据这个道理制成的  3. 凹透镜对光的作用：平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，变得发散，发散光线的反向沿长线会聚于主光轴上的一点，这个点叫做凹透镜的焦点同样道理，射向凹透镜对面焦点的光线，经凹透镜折射后，变成了平行于主光轴的光线 4照相机和投影仪照相机是利用凸透镜到物体的距离大于2倍焦距时，成倒立、缩小的像这一原理制作的照相机的镜头相当于一个凸透镜，胶卷相当于光屏选定被拍摄的景物后，调节镜头到胶片的距离，胶片上有对光敏感的物质，曝光后发生化学反应。

经过显影处理就成为底片，再用底片洗印就可以得到相片 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，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，镜头往后缩，离胶片近一些，调焦环上刻有数字，表示出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常见的投影仪都是“书写投影仪”，它属于垂直投影装置，使用和调整都很简单、方便，能在不遮光的室内使用，可在讲课时边写边讲，代替黑板，也能演示幻灯片图像一般很清晰，分辨率高、边缘清楚投影仪的箱体中有碘钨灯光源，灯泡后边有凹面反光镜，灯泡前有聚光凸透镜（如图）箱体最上部是用两块有机玻璃的罗纹镜制成的聚光透镜，并放有平板玻璃，以便保护投影仪箱内还有马达和风扇，用来散热降温箱外的方形竖杆上有上下移动的镜组，有一透镜和一平面反光镜，用来上下调整和转动反光镜角度，使书写或画片在银幕上的影像达到规定位置和清晰度。

5放大镜放大镜我们见过，也都用过，知道放大镜就是一个焦距较短的凸透镜从它成像的情况来看，是一个正立放大的像，显然这是当物距小于焦距时，凸透镜能成正立放大的虚像如果我们想要看到更大的物体的像，则要使放大镜离物体远一些，当然了，还得在焦距之内，这时我们将看到物体所成的像更大，像离我们也更远了，这也应用了凸透镜成虚像的动态规律，也就是当凸透镜成虚像时，物距变大，像也变大，像距也变大了6. 凸透镜成像规律：将物体（一般来说用的是烛焰）、凸透镜（焦距f已知）、光屏依次放在光具座上，使它们的中心大致在同一条直线上并将凸透镜固定在某一位置，如40厘米处然后在标尺上标出两个焦点的位置和两个二倍焦距处将烛焰放在某一位置后，算出它到凸透镜的距离（物体到凸透镜光心的距离叫做物距，用字母u来表示），然后去移动光屏，直到在光屏得到一个清晰的像，此时光屏到凸透镜的距离叫做像距，用字母v来表示让烛焰从远处一点点靠近凸透镜，即不断的减小u，看一下像的性质及其像距总结出凸透镜成像的规律1）当u=2f时，凸透镜成倒立等大的实像，此时v=2f（2）当凸透镜成实像时，物像间的最小距离是4f（3）当u>2f时， 凸透镜成倒立缩小的实像，此时f2f（5）当u

6）当u=f时， 凸透镜不能成像7）一倍焦距是凸透镜成像时，实像和虚像的分界点，一倍焦距以外是实像，一倍焦距以内是虚像8）二倍焦距是凸透镜成像时放大与缩小的分界点，二倍焦距以外是缩小的像，二倍焦距以内是放大的像9）当凸透镜成实像时，物距变大，像就变小，像距也变小10）当凸透镜成虚像时，物距变大，像就变大，像距也变大11）凸透镜成实像时，u=v，必定是等大的实像；u>v时，必定是缩小实像；u

所以当其看远处的物体时，由于远处的物体发出或反射的光到达人眼时，几乎已经成为平行光线了，由于晶状体的焦距太短，再加眼睛肌肉对晶状体焦距的调节功能不起作用，所以像便成在视网膜的前面，因而视网膜上不能出现清晰的像，人就看不到清晰的物体了所以为了矫正近视眼，我们要给他配凹透镜，使光线在进入眼睛之前先发散一些，再经过晶状体较强的会聚之后方可将像成在视网膜上 9. 远视眼及其矫正有的人看近处的物体相当吃力，他们要把物体放在离眼睛较远的位置才能看清楚，这种现象在老年人中常见，称其为老花眼当然在青少年中也有这种情况，称其为远视眼.当其看近处的物体时，近处物体发出或反射的光类似于发散光线，加之晶状体的焦距较长，其对光线的会聚能力较差，所以可以将像成在视网膜上，所以人可以看到清晰的物体的像而如果看较远的物体，则只能将清晰的像成在视网膜之后，当然此时在视网膜上成的像就是不清晰的像由此看来，远视眼主要是因为晶状体的焦距太长，会聚能力太差所致，所以我们要通过凸透镜来矫正也就是通过对光的两次折射，使清晰的像能成在视网膜上 10显微镜显微镜是由目镜和物镜组成的，它们都是凸透镜，它可以把人们用肉眼看不到的物体进行放大。

通常情况下可以放大10到1000倍，常用的是放大100倍到600倍的电子显微镜是在本世纪三十年代出现的它是类比于光学显微镜发展起来的光学显微镜是用可见光照射被研究的物体，利用光学透镜使光线偏折而成像的；电子显微镜则是让电子束穿过被研究的物体，利用电磁透镜，使电子束偏转而成像的电子显微镜的放大率比光学显微镜的放大率高一千倍左右电子显微镜能观察物质的精细结构，可以拍摄出物质的原子结构图，在现代科学技术中有重要的应用11望远镜望远镜能使很远的物体成像在眼前，将很远的物体拉近目前世界上最著名的天文望远镜应该是“哈勃”太空望远镜，它是美国国家航空航天局“大天文台”系列空间天文观察卫星的第三颗这架望远镜是以美国天文学家埃德温．P．哈勃命名的，以纪念他在20世纪前半期于星系天文学和宇宙结构组成方面所做出的杰出贡献射电望远镜：太阳、恒星和宇宙空间的物质能发出无线电波，这种无线电波叫做射电辐射观测射电辐射的强度，是天文学中研究天体和宇宙的一种重要方法射电望远镜就是用来观测宇宙中射电辐射的仪器射电望远镜有各式各样的结构，一般它都有一个很大的金属抛物面状天线，从宇宙空间射来的平行于抛物面轴的无线电波，被反射后集中到位于抛物面焦点处的小天线上，小天线接收到的无线电波能量通过传输线输送给接收机，接收机对电波能量进行测量，确定射电波的强度。

利用射电望远镜进行观测有许多优点无线电波能穿过云雾和尘埃，因此用射电望远镜能不分晴雨昼夜连续进行观测；对于那些难以用光学望远镜观测的天体和宇宙空间，利用射电望远镜也可以进行研究例1】在图中的（甲）、（乙）两图中画出经过透镜的折射线分析】根据透镜的定义，平行于凸透镜主轴的光线经过透镜折射后会聚在焦点上，由光路的可逆性得出：过凸透镜焦点的光线经透镜折射后平行射出，图①甲的折射光线见图②丙平行于凹透镜主轴的光线经过透镜折射后发散，反向延长过虚焦点，由光路的可逆性知，图①乙的光线经凹透镜后，折射光线平行射出，见②图丁所示解答】　　【说明】从丙图可以看到经过凸透镜后的两条折射光线是平行的，它们并没有交于一点，那么怎样理解凸透镜对光线起会聚作用呢？还是要用折射光线的方向跟入射光线相比较，它们相互“靠拢”了，这就是凸透镜对光线起的会聚作用，丁图中折射光线跟入射光线相比较，它们相互“远离”了，这就是凹透镜对光线起的发散作用 【例2】如图所示，请你填上合适的透镜　【分析】究竟应填何种透镜，关键是对光线会聚和发散的理解这主要看若没有透镜时，光应沿直线传播如图C 1，C2所示但实际光线虽没有会聚在一起，但仍比原来靠近很多，表明光线是会聚了，所以应填上凸透镜。

解答】应填凸透镜，如下图所示说明】凸透镜对光束有会聚作用，是指折射光线的方向比入射光线的方向“收拢”了显然不是指经透镜折射的光线是否相交来判定经凸透镜折射的光线可能是平行光束，也可能是会聚光束或发散光束 【例3】蜡烛放在凸透镜前，在另一侧光屏上得到清晰的烛焰像，若将蜡烛向凸透镜移动，要在光屏上得到清晰的像，光屏应当向____方向移动，所得到的像比原来_____些分析】能够在光屏上得到的像是实像　　凸透镜成像规律告诉我们：成实像时，物距减小，像距增大，像变大解答】题中前后两个空分别填入“远离透镜”和“大” 【例4】蜡烛放在凸透镜的1.5倍焦距的地方，当它向离镜3倍焦距的地方移动的过程中，它的像 ［ ］　　A．先放大后缩小 B．先缩小后放大　　C．逐渐变大 D．逐渐变小【分析】根据凸透镜的成像规律当物体在凸透镜前不同的位置时，它所成的像性质就不同，有两个转变点一是焦点物体在焦点以内成虚像，在焦点以外成实像焦点是成实像还是成虚像的分界点二是二倍焦距处物体在二倍焦距以内成放大的像，在二倍焦距以外成缩小的像，二倍焦距是成放大还是缩小像的分界点因此，要选出答案A　　又根据物体成实像时，物距减小，像距将变大，像也变大的道理，要选出答案D。

解答】本题有两个正确的答案，它们是A和D说明】要注意题目中放大、缩小和变大、变小的区别放大、缩小是指像跟物相比，变大、变小，是用变化后的像跟变化前的像作比较 【例5】一个物体到凸透镜的距离是30cm时，在光屏上得到一个放大的实像，若把物体沿凸透镜的主轴移到距凸透镜45cm处，则成像的情况是 [ ]　　A．放大的实像 B．缩小的实像　　C．等大的实像 D．上述三种情况都可能【分析】凸镜所成像的性质与物距有关，由第一次成倒立、放大的实像可知f＜u＜2f，即f＜30cm＜2f，由此可判断焦距的范围是15cm＜f＜30cm当物距为45cm时，物距肯定大于焦距，但由于焦距f在15cm和30cm之间变化，所以三种情况就都有可能解答】D说明】当u=2f时，此时在凸透镜另一侧的光屏上成倒立、等大的实像，v=2f 【例6】在研究凸透镜成像的实验中，当蜡烛位于凸透镜某位置时，在透镜的另一侧呈现一个倒立、放大的实像，若保持凸透镜的位置不变，把蜡烛与光屏的。