文档内容
6 透镜的成像规律实验专题
[学习目标]
1．巩固光的折射规律，掌握探究光的折射规律实验
2．巩固透镜成像规律，掌握探究透镜成像规律实验
一、探究光的折射规律的实验
1．入射光线射入另一种介质时的交点(O)，叫入射点；入射光线AO与法线NN′夹角(α)
叫入射角；折射光线OC与法线NN′的夹角(γ)叫折射角。
2．在折射现象中，折射光线、入射光线、法线在同一平面内(三线 共面 ， 法线 居中)；
3．折射光线和入射光线分居在法线的两侧(分居)；
4．当光从空气斜射入水等其他透明物质(玻璃、水晶等)时，折射光线向法线方向偏折，
折射角小于入射角；当光从水或其它透明物质斜射入空气时，折射光线偏离法线，折射角
大于入射角，折射角随入射角的增大而增大(不等角，在空气中的角大)
5．斜射时，总是空气中的角大；垂直入射时 ，折射角、反射角和入射角都等于 0° ,
光的传播方向不改变当
6．光射到两介质的分界面时，反射、折射同时发生
7．光的折射中光路可逆
二、探究凸透镜成像规律
1. 物距和像距
物距：物体到凸透镜光心的距离，常用u表示。像距：像到凸透镜光心的距离，常用v表示。
2. 凸透镜成像规律表
成像条件物距（u） 成像的性质 像距（v） 应用
U﹥2f 倒立、缩小的实像 f﹤v﹤2f 照相机
U=2f 倒立、等大的实像 v=2f
F﹤u﹤2f 倒立、放大的实像 v﹥2f 投影仪
U=f 不成像
0﹤u﹤f 正立、放大的虚像 放大镜
口诀：一焦分虚实、二焦分大小；虚像同侧正，实像异侧倒；物远实像小，虚像大。
要点一、光的折射实验
1．光的折射
① 定义：光从一种介质斜射入另一种介质时传播方向发生改变的现象叫光的折射。
② 光的折射规律：(1)折射光线、入射光线和法线在同一平面内；(2)折射光线和入射
光线分居在法线的两侧；(3)当光从空气斜射入水或其他介质时，折射光线靠近法线，折射
角小于入射角；当光从水或其他介质斜射入空气中时，折射光线远离法线，折射角大于入
射角。
③ 光路的可逆性：在折射现象中，光路是可逆的。
④ 说明：当光从光速大的介质斜射入光速小的介质时，折射角小于入射角。
⑤ 注意：光从一种介质垂直射入另一种介质时，光的传播方向不改变，此时，入射
角为0°，折射角为0°，这是折射现象的一种特殊情况。
2．生活中的折射现象
① 现象：(1)池水看起来比实际的浅；(2)筷子在水中的“折射”现象；(3)海市蜃楼；
(4)叉鱼时对准看到鱼的下方。
② 说明：分析光的折射现象时，可以根据光的折射规律，通过作图的方式直观、
形象地说明问题，但在分析时，一定要搞清光的传播方向，即光线从什么介质斜射入什
么介质中；再利用相应的折射规律作图分析。
3．光的折射定律实验
① 实验目的:光的折射定律。探究折射角与入射角的关系。② 实验原理:倒入水后，光点的位置会偏移，原因是倒入水后光从空气进入水中传播
方向会发生偏折。注意手电筒的光线不要垂直射入，否则不会发生偏折。
③ 实验器材:透明的玻璃杯、白色的白纸、剪刀、尺子、彩笔、手电筒、水。
④ 实验步骤:把纸剪成“长等于杯的周长、宽等于杯高”的长方形；将纸右半涂黑，
在涂黑部分竖着刻一条直缝。把纸贴在杯的外壁。
让手电筒的光通过直缝射入杯内，从缝的对面观察，光射在杯壁的什么位置?在杯壁的
白纸上做个记号。
在杯内倒入水，不改变光射入的方向，观察光射在杯壁的位置是否有变化?
⑤ 实验表格:
入射角
折射角
⑥ 实验结论:
1.折射光线与入射光线和法线在同一平面内。
2.折射光线与入射光线分居法线两侧。
3.当光从光疏介质斜射入光密介质中时，折射角小于入射角。
4.当光从光密介质中斜射入光疏介质时，折射角大于入射角。
5.当入射角增大时，折射角也随着增大。
6.当光线垂直射向介质表面时，传播方向不改变。
要点二、凸透镜成像规律实验
1．实验目的：透镜凸透镜成像规律。像与物的大小关系、物距变化成像规律变化、像
的虚实。
2．实验器材：凸透镜、光具座、蜡烛、光屏、火柴等。
3．实验步骤：
① 按图组装器材。调整蜡烛、凸透镜、光屏在同一水平线上。
② 将蜡烛放在远处(此时u>2f)，移动光屏直至在光屏上成清晰的像；观察像的大小、
正立还是倒立，并测量物距和像距；数据记录实验表格。
③ 将蜡烛往凸透镜方向移动，使2f>u>f，移动光屏直至在光屏上成清晰的像；观察
像的大小、正立还是倒立，并测量物距和像距；数据记录实验表格。
④ 将蜡烛继续往凸透镜方向移动，使u=f，移动光屏，看能否成像。
⑤ 将蜡烛继续往凸透镜方向移动，使u2f
u=2f
2f>u>f
u=f
u2f 缩小 倒立 实像 2fu>f 放大 倒立 实像 v>2f 投影仪
u40.9°
（2）若用激光沿 CO 方向从水中射入空气，激光在空气中传播的光路是______（选填
“OA”或“OB”）；激光经过水面反射时的反射角大小等于______（选填“α”“β”或“γ”），
该现象说明了在折射现象中光路是______的。
【答案】 反射 增大 小于 B OA γ 可逆
【解析】
（1）①[1]光从空气斜射到水面时，发生折射的同时还会发生反射现象。
②[2][3]光从空气斜射到水面时，入射角从0º增大到15º再增大到30º的过程中，折射角
从0º增大到11º再增大到22.1º，因此折射角将随着入射角的增大而增大，通过比较相同
入射角时的反射角和折射角可知，折射角小于入射角。
③[4]折射角将随着入射角的增大而增大，入射角为45º时折射角为35.4º，入射角为60º时
折射角为40.9º，因此当入射角为50º时，折射角应大于35.4º且小于40.9º，故B符合题意。
故选B。
（2）[5][6][7]在光的折射光路中，光路是可逆的，当激光沿 CO 方向从水中射入空气，激
光进入空气中后将沿原来的入射光线方向返回，即在空气中传播的光路是OA，此时入射角
为γ，反射角等于入射角，因此反射角为γ。
3. （2022·江苏扬州·二模）勤于动手的小聪在探究凸透镜成像规律过程中，将蜡烛、凸透
镜和光屏按如图所示放置时，蜡烛通过凸透镜在光屏上形成一个倒立、_______（选填“放
大”、“缩小”或“等大”）的清晰的像，利用凸透镜这一成像规律制成的是_______（选
填“照相机”、“投影仪”或“放大镜”）；若保持透镜和光屏的位置不变，将蜡烛移到
“15cm“刻度线位置，他将自己佩戴的眼镜放在蜡烛和透镜间适当位置时，光屏上又出现了清晰的像，则小明所患的眼疾是_______．（选填“近视眼”或“远视眼”）
【答案】 缩小 照相机 近视眼
【解析】
分析：（1）根据物距和像距的关系，能判断凸透镜的成像情况，从而判断其应用；
（2）知道近视眼镜是凹透镜，对光有发散作用．同时知道凸透镜成实像时，遵循物近像远
像变大的规律可做出判断．
解答：烛焰到凸透镜的距离是物距，光屏到凸透镜的距离是像距．由图知，物距大于像距，
由凸透镜成像规律可知，此时成倒立、缩小的实像，应用于照相机；
将蜡烛移到“15cm“刻度线位置，物距变大，则像距会变得更小，即像更靠近凸透镜．此
时保持凸透镜和光屏的位置不变，在蜡烛和凸透镜之间放置了一个度数合适的眼镜，光屏
上也得到了清晰的像，说明这个镜片对光起到了发散的作用，因此，他放置的应该是矫正
近视眼的凹透镜片．
故答案为缩小；照相机；近视眼．
【点睛】本题考查了探究凸透镜成像规律的实验中，操作的注意事项，成像的特点与规律、
应用等，有一定综合性．
4. （2022·江苏无锡·一模）在“探究凸透镜成像规律”实验中:
（1）如图甲所示，实验前应将烛焰和光屏的中心调节到凸透镜的 ___________上，此时在
光屏上所成的清晰像是倒立 ___________（选填“放大”“等大”或“缩小”）的实像；
生活中的 ___________就是利用这一原理制成的；
（2）当光屏上呈现清晰的像时，不改变如图甲所示蜡烛和透镜位置：
①若将凸透镜换成焦距相同、镜面较小的凸透镜再次实验，光屏上所成的像与原来相比
___________（选填“变小”“变暗”或“变不完整”）了；
②若将凸透镜换成镜面大小相同、焦距较小的凸透镜再次实验，应将光屏向 ___________
（选填“左”或“右”）移动才能得到清晰的像，所成的像与原来的像比 ___________（选填“变大”或“变小”）了；
（3）小明利用同一凸透镜，测了多组物距u和像距v的数据，并作出物距u的倒数和像距
v的倒数关系图像如图乙所示，则该凸透镜焦距为 ___________cm。
【答案】 中心 放大 投影仪 变暗 左 变
小 10
【解析】
（1）[1]本实验前，应将烛焰和光屏和凸透镜的中心调节到同一高度，烛焰所成的像才能
成在光屏中央。
[2][3]由图甲知，蜡烛与透镜的距离小于光屏到透镜的距离，即物距小于像距，在光屏上成
倒立放大的实像。生活中投影仪是利用这一原理工作的。
（2）①[4]图甲中，蜡烛和透镜的位置不变，凸透镜换成焦距不变，镜面较小的，则通过
凸透镜的光线变少，成像亮度变暗，物距、像距不变，凸透镜的焦距不变，所成的像的性
质不变。
②[5]将凸透镜换成镜面大小相同、焦距较小的凸透镜，此凸透镜的聚光能力变强，蜡烛的
位置不变时，蜡烛射向凸透镜的光线的会聚点靠近凸透镜，即像距变小，所以应将光屏向
左移动，才能再次在光屏上得到清晰的像。
[6]由凸透镜的成像特点知，物近像远像变大，物远像近像变小，像距变小时，像变小，所
以此时的像与原来的像相比变小了。
（3）[7]由图乙知，当物距的倒数为5m-1时，像距的倒数也为5m-1，说明此时的物距等于
像距为
物距等于像距时，成等大的实像，所以物距等于二倍焦距，凸透镜的焦距
1. (2020牡丹江模拟)唐大伟同学在做探究光的折射特点实验．如图是光从空气射入水中时
的光路．实验中发现，入射光线、折射光线和法线在同一平面内，折射光线和入射光线分
别位于法线的两侧．通过实验还得到如下数据(见表格)。
α β
入射角α 0° 15° 30° 45° 60°
空气
水 O 反射角β 0° 15° 30° 45° 60°
γ
折射角γ 0° 11.3° 22.1° 35.4° 40.9°
(1)分析表中的数据，可得出的结论是：①光从空气斜射到水面时，将同时发生 和 现象；
②光从空气斜射到水面时，折射角随入射角的变化关系是： ，且折
射角 (大于/等于/小于)入射角；当光从空气垂直射到水面时，折射角等于零．
(2)根据表格还能观察到反射角______(大于/等于/小于)入射角。
(3)唐大伟同学说根据上述实验中的发现和结论②就能总结出光的折射特点．请你对该同学
通过上述探究实验得出光的折射特点的过程作出评价．是否存在不足？请简要说明理由。
答： ；
理由： ．
(4)请用箭头把题中的光路标出入射光线、折射光线、反射光线的传播方向(有一条光线方向
标错，该问不得分)。
【答案】(1)①折射 反射 ②折射角随入射角的增大而增大(或折射角随入射角的减小而减
小) 小于(2)等于(3)是存在不足。 探究过程不完整，还应该做其他多种透明介质之间的折
射实验。(4)三条光线传播方向如图所示。
【解析】(1)①光从空气斜射到水面时，将同时发生折射和反射现象；
②根据表格数据看出，光从空气斜射到水面时，入射角越大，折射角也越大。但折射角都
小于入射角。
(2)根据表格还能观察到反射角等于入射角。
(3)探究过程是不完整的。如果光从空气斜射入其他液体或者玻璃等透明固体里，也存在②
的关系，得出的结论就具有普遍性。所以还应该做其他多种透明介质之间的折射实验。
(4)注意光路图三条光线方向。
2. （2022·湖北宜昌·八年级期末）某小组选用了图甲中光源、水、水槽、可折转的光屏
（带刻度）等器材，用于完成探究“光从空气射入水中时的折射规律”．
（1）使用可折转的光屏，是为了观察折射光线和入射光线是否__．
（2）光从空气射入水中，入射点为O点，不断改变入射角，读出刻度盘上对应的折射角，将实验结果画在图丙中，其中1和1′、2和2′…4和4′分别表示各次入射光线和对应的折射
光线的位置．由此可得出，光从空气斜射入水中时，折射角随入射角的增大而__，且折射
角__（选填“大于”、“等于”“小于”）入射角；当光从空气垂直射入水中时，折射角
等于__度．
【答案】 在同一平面内 增大 小于 0
【解析】
（1）将光屏的半部分向前后翻折，就不会看到折射光线，只有当整个光屏为一平面时，才
能够看到折射光线，说明入射光线、折射光线、法线共面．这说明使用可折转的光屛，是
为了观察折射光线和入射光线是否在同一平面内．
（2）由图丙可以看出，当入射角逐渐减小，则折射角逐渐减小，入射角增大时，折射角也
随着增大；即：光从空气斜射入水中时，折射角随入射角的增大而增大，随入射角的减小
而减小，且折射角小于入射角．当光从空气垂直射到水面时，传播方向不变，此时入射角
等于0度，折射角等于0度．
3. （2022·江苏无锡·二模）小明在探究凸透镜成像规律时做了以下三组实验：
（1）将点燃的蜡烛、凸透镜和光屏按图示位置摆放在光具座上，此时在光屏中心恰能呈现
清晰的烛焰的像，则此凸透镜的焦距为___________cm。
（2）保持蜡烛和透镜位置不变，小明将一副眼镜放在凸透镜与蜡烛之间的合适位置，并只
将光屏向左移动，可在光屏上再次得到烛焰清晰的像，则这副眼镜是___________（选填
“近视“或“远视”）眼镜。紧接着小明移开这副眼镜，只将蜡烛向___________（选填
“左”或“右”）移动，可以在光屏上得到烛焰清晰倒立、___________的实像。
（3）如图所示，器材位置保持不变，取下凸透镜，在原透镜位置正确放置带小孔的光板
（小孔位于原透镜中心位置），若还想承接与光源等大的像，光屏应___________（选填
“左移”“右移”或“不动”），此时成的像在亮度上与（1）实验中成的像相比
___________。
【答案】 10 远视 左 缩小 不动 变暗
【解析】
（1）[1]图中所示物距等于相距，即物距等于二倍焦距，物距为20cm，焦距为10cm。
（2）[2]小明将一副眼镜放在凸透镜与蜡烛之间的合适位置，并只将光屏向左移动，可在
光屏上再次得到烛焰清晰的像，说明此眼镜对光线有会聚作用，故眼镜镜片为凸透镜，为
远视眼镜。
[3][4]移开这副眼镜，光线与原来相比会发散，将蜡烛向左，此时u＞2f，可以在光屏上得
到烛焰清晰倒立、缩小的实像。（3）[5][6]取下凸透镜，在原透镜位置正确放置带小孔的遮光板，是通过小孔成像，小孔
成等大实像时物距等于像距，光屏的位置不动；凸透镜成像是把照射到凸透镜上的光线会
聚形成的，小孔成像是光沿直线传播通过小孔的光线形成的，由于照射到小孔以外的光线
被遮光板阻挡，传播到光屏上的光线少，所以像的亮度比原来暗。
4. （2022·江苏盐城·一模）某实验小组进行“探究凸透镜成像规律”的实验：
（1）由如图甲可知，该凸透镜的焦距是__cm；
（2）实验时凸透镜与光屏的高度已调好，但烛焰在光屏上像的位置偏高，要想使像成在光
屏中央，应调节光屏向__（填“上”或“下”）移动；
（3）如图乙所示，若在光屏上（光屏未画出）得到清晰放大的实像，则烛焰应位于透镜左
侧a、b、c、d四点中的__点，此成像规律应用在__上（填一种器材名称）；
（4）在做实验的过程中，有飞虫落到了凸透镜上，遮住了凸透镜的一半，小韩同学观察到
光屏上的像__；（选填“变大”、 “交小”、“变暗”、“变亮”、“或”剩下半个烛
焰”）
（5）小莉同学将自己的近视眼镜镜片放在了蜡烛与凸透镜（靠近凸透镜）之间（如图丙所
示），小明移动透镜和光屏，直到在光屏上得到了一个倒立缩小的清晰的像，将近视眼镜
镜片取下，发现光屏上的像变模糊了；
①为了使屏上的像重新变得清晰，在不移动凸透镜位置的前提下，小华应将光屏向__（靠
近/远离）透镜方向移动，或将蜡烛__（靠近/远离）透镜方向移动；
②如图四个选项中，正确表示小莉同学近视眼成像和矫正情况的是__。
A．乙 甲 B．丙 甲 C．乙 丁 D．丙 丁
【答案】 15.0 上 C 投影仪 变暗 靠近 靠
近 B
【解析】
（1）[1]因为平行光经过凸透镜后将会聚在焦点，由图知道该凸透镜的焦距为是
f=60.0cm-45.0cm=15.0cm
（2）[2]为使像能成在光屏的中央，应使凸透镜、光屏、烛焰的中心大致在同一高度处，图中所示烛焰在光屏上的像偏高，若要想使像成在光屏中央，应调节光屏向上调节，或将
凸透镜向下调节。
（3）[3][4]由题意知道屏上得到清晰放大的实像，则此时f＜u＜2f，而c点正好在f和2f之
间，故烛焰应位于透镜左侧的c点，此成像规律的应用是投影仪。
（4）[5]凸透镜成实像时，所有透过透镜的光会聚到光屏上成像，小虫落在透镜上后，会
挡住一小半从物体发出的光，但仍有一半光通过凸透镜而会聚成像，故像与原来相同，大
小不变；只是由于透镜的一半被遮住，折射出的光线与原来相比减少了，所以亮度会变暗
些。
（5）①[6][7]近视镜是凹透镜，对光线起了发散作用，因此去掉近视镜后，光线会聚的距
离减小，即像距减小，所以光屏应向靠近透镜的方向移动，或将蜡烛靠近凸透镜方向移动，
才能成清晰的像。
②[8]近视眼是远处物体的像呈现在视网膜的前方，不能呈现在视网膜上，如图丙，因此需
佩戴凹透镜才能看清远处的物体，如图甲，故B符合题意，ACD不符合题意。
故选B。
