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第三单元 光的折射 透镜
1一、光的折射
21．光的折射：
（1）定义：光从一种介质 入另一种介质时，传播方向发生 的现象叫做光的
折射。
（2）折射和反射光路图：
2．光的折射的特点
当光从一种介质斜射入另一种介质时，折射光线、入射光线和法线在 ；折射光线和入
射光线分别位于法线 ；入射角增大（或减小）时，折射角也随之 （或减小）。
光垂直于介质表面入射时，折射角等于 。
3．折射现象的解释
（1）视深度
例如：看水中的鱼变浅：光从水到空气发生折射，看到的鱼的位置 了。
视深度 视高度
（2）视高度
例如：人从水中看空气中的物体时，看到物体的位置 了。
（3）太阳的实际位置
3清晨，人们看到太阳升起的时候，太阳的实际位置还在地平线以下，傍晚，看见太阳贴近地平
线的时候，太阳的实际位置已经在地平线以下了。这种现象是地球周围的大气对太阳光的
所造成的。
（4）三日同辉——幻日
如图所示，在太阳的左右两侧各有一个特别明亮的地方，看上去像天空中同时有三个大小不同
的太阳，这种现象称为幻日。 产生这种奇特现象的原因是什么？原来，高空中悬浮着许多形状规
则的小冰晶，当太阳光经过它们时，会发生 射和 射，在特定的环境下就会产生幻
日现象。
（5）海市蜃楼
介质疏密不均，光就不会沿直接传播，由于不同高度空气的疏密不同而发生弯曲，而会发生
__________。海市蜃楼是一种由光的折射产生的现象，多发生在夏天的海面上、沙漠或戈壁等地方。
海市蜃楼
二、透镜
1．透镜种类
（1）凸透镜：中间比边缘厚的叫做凸透镜；
（2）凹透镜：中间比边缘薄的叫做凹透镜；
2．判断凸透镜和凹透镜的方法
（1）“摸”——根据凸透镜中央厚边缘薄，凹透镜中央薄边缘厚的特点加以区分。
（2）“看”——分别通过凸透镜和凹透镜观察书上的文字（透镜距书较近），你会发现：通
过凸透镜所看到的物体的像是__________的；通过凹透镜所看到的物体的像是__________的。或者
4举起透镜观看远处的物体，成倒立缩小像的是凸透镜，成正立缩小像的是凹透镜。
（3）“照”——让一束平行光（如太阳光）通过透镜发生的现象。
将凸透镜正对着太阳光，移动凸透镜，在地面上会观察到一个__________、__________的光斑，
表明凸透镜对光有__________作用。将凹透镜正对着太阳光，在地面上会出现比镜面大得多的较暗
的__________，表明凹透镜对光有发散作用。
结论：凸透镜对光有__________作用，所以凸透镜又叫会聚透镜；凹透镜对光有__________作
用，所以凹透镜又叫发散透镜。
3．透镜的主光轴、焦点与焦距
（1）光心O：透镜的几何中心。
（2）主光轴MN：通过光心且垂直于透镜平面的直线。
（3）焦点F：一束平行于主光轴的光通过凸透镜后将会聚于一点，这一点叫作凸透镜的焦点
（实焦点）。 一束平行于主光轴的光通过凹透镜后将变成发散光线，将这些发散光线反向延长也
会交于一点，这一点叫作凹透镜的焦点（虚焦点）。
一个凸透镜和凹透镜都有__________焦点，且两个焦点到光心等距。
（4）焦距f：从焦点到光心的__________。
4．会聚和发散的奥秘
透镜可以看成是由如图所示的多个棱镜组合而成的，由于每个棱镜都会使光线向__________偏
折，所以凸透镜对光有__________作用，凹透镜对光有__________作用。
5三、探究凸透镜成像的规律
1．探究实验
实验前调节烛焰（或F光源）、光屏的中心位于凸透镜的__________上，目的是为了
____________________，便于观察。
2．凸透镜成像的规律
（1）当物距大于2倍焦距时，成__________、__________的__________（实/虚）像；
（2）当物距等于2倍焦距时，成__________、__________的__________（实/虚）像；
（3）当物距大于1倍小于2倍焦距时，成__________、__________的__________（实/虚）像；
（4）当物距等于焦距时，不成像。
（5）当物距小于焦距时，成__________、__________的__________（实/虚）像。
物与像 光屏能
物距u 像的性质 像距v 应用
的位置 否承接
u>2f 倒立 缩小 实像 异侧 2f >v>f 能 照相机
u＝2f 倒立 等大 实像 异侧 v＝2f 能 测焦距
f2f 能 投影仪
u＝f 不成像 获得平行光
uu 不能 放大镜
3．巧记凸透镜成像的规律
（1）像的大小、虚实的分界点
物体通过凸透镜成像的性质除与凸透镜的焦距有关，还与物距有关。__________处，是物体成
缩小像还是放大像的分界点；__________处，是物体成倒立实像还是正立虚像的分界点。简记“一
焦分虚实，二焦分大小”。
（2）像的性质随着物体移动的方向而改变
6物体沿主光轴方向移动时，像与物的移动方向相同，成实像时，“物近像远像变大”，成虚像
时，“物近像近像变小”。
4．实验拓展
（1）用不透明体将凸透镜遮挡一部分后，会观察到光屏上像的大小、正倒、虚实__________，
而亮度__________。
（2）沿着与凸透镜主光轴垂直的方向用嘴轻吹烛焰，观察光屏上像的晃动情况，以感知实像
与物既反又倒，尝试用过光心的那条特殊光线对此进行解释。
（3）将凸透镜上移（或下移），光屏上像随之__________（或下移）。
（4）在（u+v）>4f 时，固定蜡烛和光屏的位置，沿着凸透镜主光轴的方向移动凸透镜，会观
察到光屏上先后出现__________个大小不等的像。同样道理，如果在成放大或缩小实像时，对调光
屏和物体的位置，则光屏上像大小的性质也随之改变为缩小或放大。
四、透镜的应用
（一）照相机与眼球
1．照相机成像原理
利用u>2f 时，物体通过凸透镜成__________、__________的实像。
如图所示，照相机的镜头相当于一个凸透镜，摄影时人站在距离透镜二倍焦距之外，在胶片上
成的是一个缩小、倒立的实像。胶片以透明塑料为基片，上面涂有感光物质，感光物质在曝光后发
生化学变化，物体的像就记录在胶片上，经过显影、定影后成为底片，再用底片洗印就可以得到相
片了。
照相机原理 眼球
2．眼球像一架神奇的照相机，从功能上看，它们类似部位如表。
眼球 角膜、晶状体 视网膜 瞳孔 眼睑
照相机 镜头 胶片 光圈 快门
（2）视物原理
晶状体和角膜的共同作用相当于一个__________，它把来自物体的光会聚在视网膜上，形成物
体的像。视网膜上的视神经细胞受到光的刺激，把这个信息传输给大脑，我们就看到了物体。
7（3）调节功能
正常的眼睛通过调节肌肉的松紧来改变晶状体的__________：
如图所示，看远处物体时，肌肉放松，晶状体变薄，光刚好会聚在视网膜上；看近处物体时，
肌肉收缩，晶状体变厚，对光的偏折能力变大，近处物体射来的光会聚在视网膜上，这样，正常的
眼睛既可以看清远处的物体，又可以看清近处的物体。
3．眼睛与照相机的比较
眼 睛 照 相 机
角膜、晶状体共同作用
镜头（相当于凸透镜）
（相当于凸透镜）
结构
瞳孔 光圈
视网膜（有感光细胞） 底片（有感光材料）
成像 倒立、缩小、实像
像距不变，当物距改变
焦距不变，当物距改变时，通过改
时，通过改变晶状体的弯曲
调节作用 变镜头与底片间的距离，来改变像
程度，来改变焦距，使视网
距，使底片上成的像清晰。
膜上成的像清晰。
（二）视力的缺陷与矫正
1．近视眼
①近视眼的特征：只能看清近处的物体，看不清__________的物体。
②近视眼的成因：近视眼的晶状体太厚，折光能力太强；眼球在前后方向上太长。来自远处的
光会聚在视网膜前，到达视网膜是一个模糊的光斑，得不到清晰的像。
8③近视眼的矫正
近视眼患者可以佩戴__________透镜制成的镜片，利用凹透镜能使光发散的特点，就能使来自
远处的光会聚在视网膜上。
2．远视眼
①远视眼的特征：只能看清远处的物体，看不清__________的物体。
②远视眼的成因
远视眼的晶状体太薄，折光能力太弱或者眼球在前后方向上太短。来自近物的像成在视网膜的
后面，在视网膜上是一个模糊的光斑。
③远视眼的矫正
远视眼患者要戴由__________透镜制作的眼镜，让光先会聚，使清晰的像略向前移，准确地成
在视网膜上，如图所示。
（三）望远镜和显微镜
1．伽利略望远镜
（1）第一位把望远镜用于科学研究的是意大利物理学家伽利略。
（2）伽利略望远镜的主要组成：物镜用焦距较大的凸透镜，目镜用焦距较小的凹透镜。
2．开普勒天文望远镜
（1）1611年，德国天文学家开普勒用两个凸透镜（物镜焦距长，目镜焦距短）组成望远镜。
这种望远镜适宜于观察行星和月球，通常称为开普勒__________望远镜。
（2）开普勒天文望远镜的主要组成：物镜用焦距较__________的凸透镜，目镜用焦距较
__________的凸透镜。
（3）基本原理
远处物体射来的光（可视为平行光），经过物镜后，会聚在它的后焦点外离焦点很近的地方，
9成一__________、__________的实像（相当于__________）。目镜的前焦点和物镜的后焦点是重合
的，所以物镜的像作为目镜的物体，通过目镜可看到远处物体__________的虚像（相当于
__________）。由于增大了__________，故提高了分辨能力。
3．显微镜
显微镜的物镜用焦距较__________的凸透镜，目镜用焦距较__________的凸透镜。
物镜的作用是得到物体__________的实像（相当于__________），目镜的作用是把物镜所成的
像作为物体，位于目镜的焦点之内，以得到它__________的虚像（相当于__________）。由于增大
了__________，故提高了分辨能力。
五、人眼看见的光
1．红外线
（1）色散光带__________光外侧的不可见光叫做红外线。
（2）红外线的特点
红外线有显著的__________效应，能使被照射的物体__________。
__________物体都在不停地向外辐射红外线，温度越高，辐射的红外线越__________。
（3）红外线的应用：红外测温仪、红外夜视仪、遥控器、卫星遥感、红外加热等。
2．紫外线
（1）色散光带__________光外侧的不可见光叫做紫外线。
（2）紫外线的特点：紫外线能使__________发光，紫外线能__________。
（3）紫外线的应用：消毒柜、灭菌灯、验钞机等。
1．光的折射和光的反射的比较。
光 的 反 射 光 的 折 射
①反射光线和折射光线与对应的入射光线、法线在同一平面内；
②反射光线和折射光线都与对应的入射光线分居在法线的两侧；
相同点
③反射角和折射角都随对应的入射角的增大而增大；
④当入射角为0°时，反射角和折射角都为0°。
10①反射光线与入射光线在同一 ①折射光线与入射光线在两种不同的
种介质中传播，传播的速度不 介质中传播，传播的速度改变。
不同点
变； ②折射角与入射角一般不等（空气中
②反射角始终等于入射角。 总是大角）。
2．辨别凸透镜与凹透镜的方法
凸透镜 凹透镜
摸一摸 中间厚 中间薄
近看文字 放大 缩小
远看物体 倒立 正立
文字与凸透镜 文字与凹透镜
晃动透镜
晃动方向反向 晃动方向同向
对光线的作用 会聚 发散
3．透镜对光的作用的理解
首先，应该将“会聚作用”和“会聚光线“、“发散作用”和“发散光线“区别开。
①“会聚光线”和“发散光线”是相对于平行光线而言的，如图甲所示，图（a）表示的是一
束会聚光线，图（b）表示的是一束发散光线，会聚光线顺着箭头的方向延长后相交于一点，而发
散光线则不能，但发散光线的反向延长线能相交于一点。
②“会聚作用”和“发散作用”是出射光线相对于入射光线的会聚、发散程度是增强还是减弱
而言的。如图（c）所示，虽然入射光线经过凸透镜折射后的出射光线是发散光线，但出射光线与
入射光线相比，它的发散程度减弱了，所以凸透镜对光起的是会聚作用。
如图（d）所示，虽然入射光线经过凹透镜折射后的出射光线是会聚光线，但出射光线与入射
光线相比，它的会聚程度减弱了，所以凹透镜对光起的是发散作用。
4．通过透镜的三条特殊光线
（1）“过心不变”——通过光心的光线：通过光心的光线传播方向不变。
（2）“平行过焦”——平行于主光轴的光线通过凸透镜后经过焦点；平行于主光轴的光线通
过凹透镜后发散，出射光线的反向延长线经过焦点。
（3）“过焦平行”——通过焦点的光线经过凸透镜后与主光轴平行；正向延长线通过焦点的
11光线经过凹透镜后，出射光线与主光轴平行。
通过凸透镜的三条光线 通过凹透镜的三条光线
5．凸透镜成像光路对照。
（1）从图中可知，判断凸透镜成像的情况时，要抓住一倍焦距、二倍焦距这两个分界点，抓
住这两个分界点所分开的三个区域的成像特点。
（2）作图法研究：如图所示，可用三条特殊光线中的任意两条作出像。
6．实像与虚像的区别。
（1）实像与虚像的相同点：都能用眼睛观察到。
（2）凸透镜所成实像与虚像的不同点：
光屏能
像的性质 像的倒正 像的大小 成因
否承接
放大、缩小 实际光线
实像 倒立 能
或等大 会聚而成
实际光线的反向
虚像 正立 不能 放大
延长线相交而成
12【例题1】（2024·江苏宿迁·二模）下列成语中能用光的折射知识解释的是（ ）
A．镜花水月 B．凿壁偷光
C．海市蜃楼 D．形影不离
【例题2】（2024·黑龙江大庆·中考真题）以下光的反射、折射的光路图，正确的是（ ）
A． B．
C． D．
【例题4】（23-24八年级上·江苏无锡·期末）如图所示，用照相机拍摄远近不同的物体时，通
过伸缩镜头，使像清晰地成在芯片上，这个操作过程便是“调焦”。小敏同学发现手机不能“调
焦”，但成像也基本清晰，她将手机拿到哥哥工作的大学实验室去探究，实验数据如下表，分析表
中数据可知手机镜头的焦距大约为（ ）
次数 1 2 3 4 5 6 7
物距/m 10.00 5.00 2.00 1.00 0.50 0.10 0.05
像距/cm 0.500 0.501 0.502 0.503 0.505 0.526 0.556
A．0.25m B．0.025m C．0.05m D．0.005m
【例题5】（23-24八年级上·江苏扬州·期末）在玻璃杯（其厚度不计）的杯底放一枚硬币，再
在杯中装一定量水，将杯子端到眼睛的高度，再慢慢下移，当杯子下移到某一位置时，如图可以看
13到大小不同的“两枚硬币”，关于这个现象说法正确的是（ ）
A．看到的“大硬币”是放大的实像
B．“大、小硬币”都是光的折射形成的
C．“大硬币”的所在位置是真实硬币的位置
D．实际硬币比看到的“小硬币”位置要高
【例题6】（2024·江苏南京·模拟预测）如图甲所示，爸爸带着女儿在一个透明的泳池中游泳
（泳池壁是竖直的平面），妈妈在泳池外为他们拍下了一张照片，但是照片中却出现了水中的身体
偏在头部左侧的情况。我们看到的水中的身体是光线经过水折射之后形成的_________像（选填
“实”或“虚”）。请在图乙虚线框中用作图的方法分析出现上述现象的原因（建议：画俯视图）。
【例题7】（23-24八年级上·江苏无锡·期末）如图进行“探究凸透镜成像的规律”的实验.
（1）如图甲所示，将A、B两块透镜分别正对太阳光时，在光屏上出现了不同的光斑，由此判
断需要用_________（填“A”或“B”）透镜完成实验；
（2）将蜡烛、凸透镜、光屏依次安放在光具座上后，需要调节烛焰中心、光屏中心在凸透镜的
_________上；
（3）正确调节蜡烛和光屏的位置，直到光屏上出现烛焰清晰的像，如图乙所示，此时光屏上的
像是倒立_________（填“放大”、“等大”或“缩小”）的实像，利用此成像特点可制成
14_________；将蜡烛向左移动，适当调节光屏的位置再次得到清晰的像，此时所成像将_________
（填“变大”、“变小”或“不变”）；
（4）若把凸透镜换成直径和材料相同，但厚度更厚的另一凸透镜，放在原位置上，蜡烛不动，
则像成在光屏的_________（填“左”或“右”）方，这是在模拟_________（填“近视眼”或“远
视眼”）的形成原因；
（5）如下图所示，小明将另一光源AB平行于主光轴平放于凸透镜前，A'B'是AB的像，下列
关于AB所成像的示意图中，正确的是_________。
A． B．
C． D．
1．（2024·上海·中考真题）有一束光从空气中斜射入平静的水面时，若入射角为60°，则折射角为
（ ）
A．0° B．40° C．60° D．90°
2．（2022·江苏宿迁·中考真题）下列光现象由光的折射形成的是（ ）
A． 墙上的手影 B． 水中的倒影
C． 树荫下的光斑 D． 水中的筷子
3．（2022·江苏常州·中考真题）鸟儿白天会将玻璃幕墙看成蓝天白云，黄昏会透过玻璃看到明亮室
内的绿色植物，导致其贸然飞往撞击受伤，鸟儿在如图所示位置所见情景，是因为在玻璃与空
气分界面处分别发生（ ）
15A．光的反射，光的折射 B．光的折射，光的反射
C．光的反射，光的直线传播 D．光的直线传播，光的折射
4．（2023·江苏连云港·中考真题）下列四个现象中，形成原因与其他三个不同的是（ ）
A．平静水面下树木的倒影 B．雨后天空出现美丽的彩虹
C．放在水中的铅笔看起来弯折 D．游泳池的底部看起来比实际深度浅
5．（23-24八年级上·江苏常州·期末）小明把蜡烛移至凸透镜的一倍焦距以内，然后透过凸透镜直
接观察蜡烛那么他将看到烛焰成像的情形是图中的（ ）
A． B．
C． D．
6．（2023·江苏南通·中考真题）运载火箭搭载神舟十六号飞船腾空而起，它在地面摄像机中所成的
像是（ ）
A．实像，像变大 B．实像，像变小
C．虚像，像变大 D．虚像，像变小
7．（23-24八年级上·江苏南京·期末）“天宫授课”中，王亚平先在一个圆环中形成一个均匀的水
球，然后用注射器向水球中心注入一个气泡，当王亚平位于水球的后面时，会出现她“一正一
倒”两个像，如图所示。以下说法中正确的是（ ）
16A．“一正一倒”两个像都是虚像
B．“一正一倒”两个像都可以用凸透镜成像规律来解释
C．调整水球和王亚平的距离，可能同时看到两个正立的像
D．如果将此水球离王亚平远一点，倒立的像会变大
8．（2024·江苏连云港·中考真题）如图所示，一束光从空气斜射向水面，请画出这条入射光线的折
射光线。
9．（2024·江苏连云港·二模）按照题目要求作图：根据图甲中经透镜折射后的光线，画出它对应的
入射光线。
10．（2024·江苏常州·中考真题）激光束AO由空气斜射向水面，请在图中画出对应的反射光线和
折射光线（保留作图痕迹）。
11．（2024·山东潍坊·中考真题）如图所示，水槽内装满水，槽底有一点光源S，紧贴右侧槽壁竖
直固定一平面镜。S发出的一条光线经水面折射，又经平面镜反射后过P点。
17（1）画出P点在平面镜中所成的像P'；
（2）将S点到P点的光路图补充完整。
12．（23-24八年级上·江苏扬州·期末）如图（a）所示，筷子斜插在水杯中。侧面看，筷子在水面
处发生错位，这是由于光的_________造成的；处在水中的筷子变粗，是因为柱形杯中的水相当
于_________（凸/凹）透镜。联想到水银体温计，其标有刻度的部分是三棱体，棱角呈圆弧形，
横截面如图（b）所示。观察读数时，为了看清楚其中极细的水银柱，应从它的_________（棱
面/棱角）处观察，因为这时看到的是水银柱_________的像。
13．（23-24八年级上·江苏苏州·期末）装水的薄壁玻璃杯中放入一条小鱼，如图从某一角度观察到
鱼的三个像：a位置的小鱼是由于光的_________形成的像；b位置的小鱼与_________（照相
机/投影仪/放大镜）成像原理相似；c位置看到“翻肚”的小鱼，这是由于光先发生_________，
后发生_________所形成的像。
14．（2024·青海·中考真题）如图甲所示，是天宫课堂中航天员王亚平讲授“水球光学实验”时的
场景，受此影响“飞天”兴趣小组利用如图乙所示的实验装置展开了“凸透镜成像规律”的探
究实验。
18（1）图甲中水球相当于一个_________，它对光具有_________作用；
（2）王亚平所成的像是倒立、缩小的_________像，生活中_________（选填“照相机”“投影
仪”或“放大镜”）就是利用这一原理工作的；
（3）图乙中凸透镜的焦距为15cm，当蜡烛从10cm处移动至30cm处时，为了再次得到清晰的像，
光屏应_________（选填“远离”或“靠近”）凸透镜，且所成的像是倒立、_________的实像；
（4）如果将蜡烛换成如图丙所示的“F”字光源，其优点是：
____________________________________（只写一条即可）。
考点一：光的折射
1．光斜射到两种不同介质的分界面上，光路通常会发生偏折的现象。通常折射和反射是同时
发生的。
2．光的折射特点。“三线共面”、“分居两侧”、“角度不等”，“空气中角大”。
3．折射现象的解释，在岸上看水下，或从水中看岸上，所看到的都是变高了的虚像。
4．光在同种不均匀介质中，传播路径会弯曲，也是一种折射现象。
考点二：透镜
1．会区分凸透镜和凹透镜。透过凸透镜和凹透镜看近处或远处物体时的不同。
2．会画出简单的凸透镜或凹透镜三条特殊光线。
3．凸透镜对光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。
考点三：凸透镜成像的规律
1．物体距在主光轴上距离凸透镜由远到近逐步移动，并调节光屏位置，直到观察到清晰的像。
192．成实像时，物近像远像变大，物像移动方向相同。
3．实像可以成在光屏上，也可以直接用眼睛看到；虚像不能成在光屏上，可以直接被看到。
4．探究凸透镜成像的规律实验的过程。
考点四：透镜的应用
1．照相机和人眼成像的原理和调节方法，相同与不同。
2．近视眼和远视眼的成因，视力矫正的方法。
3．望远镜增大视角，显微镜两次放大。
考点五：红外线和紫外线
1．不可见光和可见光的区分。
2．红外线的特点及应用
3．紫外线的特点及应用
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