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第五章 透镜及其应用
——划重点之精细讲义系列
知识点1：透镜
1.两种透镜：
凸透镜∶中间 厚 、边缘 薄 ，对光有 会聚 作用.
凹透镜∶中间 薄 、边缘 厚 ，对光有 发散 作用.
2.透镜光路基本概念：
（1）主光轴：通过两个球面球心的直线。
（2）光心：（O）即薄透镜的中心。性质：通过光心的光线传播方向不改变。
（3）焦点（F）：凸透镜能使跟主光轴平行的光线会聚在主光轴上的一点，这个点叫焦点。
（4）焦距（f）：焦点到凸透镜光心的距离。
三条特殊光线的光路图
入射光线 过光心 平行于主光轴 过（虚）焦点
方向不变 过焦点 与主光轴平行
凸透镜
折射
光线 方向不变 反向延长线经过虚焦点 与主光轴平行
凹透镜
透镜与面镜区别：面镜利用光的反射现象成像，透镜利用光的折射现象成像；透镜成像遵循光
的折射定律，面镜成像遵循光的反射定律。
【典例1】关于透镜，下列说法正确的是（ ）
A．不论是凸透镜还是凹透镜，经过透镜光心的光线方向都不变
B．物体置于焦点F以内时凸透镜起会聚作用，置于焦点F以外时凸透镜起发散作用
C．若把凸透镜的上半部分用手遮住，则凸透镜对光不再具有会聚作用
D．一束会聚的光线经过凹透镜，折射后的光线一定变成发散的光线
【典例2】烈日下，汽车玻璃窗上的小水珠应尽快擦干，这是由于小水珠相当于一个 ___________（选填“凸透镜”或“凹透镜”），对太阳光有 ___________（选填“会聚”或“发散”）作用，
可能使车内某处温度升高而导致火灾。
【典例3】在以下四种透镜中，能对光线起会聚作用的是______。如图所示，是小臻同学用激光分
别射向戊、己两透镜后光的传播路径，由图可知______（选填“戊”或“己”）透镜是凸透镜，对
光线具有______作用。
知识点2：生活中的透镜
1.照相机：镜头是凸透镜，物距大于二倍焦距，成倒立、缩小的实像（实像是由实际光线会聚
而成,胶片能感光,所以能成实像）。
2.投影仪：镜头是凸透镜，物体在一倍焦距与二倍焦距之间，成倒立、放大的实像；透过平面
镜使倒立，放大的像再倒立一次，这样我们在屏幕上看到的就是一个正立的实像了。
注意：照相机、投影仪要使像变大，应该让透镜靠近物体，远离胶卷、屏幕。
3.放大镜：放大镜是一个短焦距凸透镜，放大镜到物体的距离（物距）小于一倍焦距，成的是
放大、正立的虚像。
知识点3：凸透镜成像的规律
1.凸透镜成像规律结论：
物距与焦 光路图 像距与焦 动态成像规
成像特点 应用
距的关系 （请完成下列作图） 距的关系 律
倒立、缩 成实像时，
u＞2f f ＜ v ＜ 2 f 小、 物距增大， 照相机
实像 像距 减小
，像 变小
；
倒立、等
u=2f v=2 f 计算焦距
大、实像
物距减小，
像距 增大
倒立、放
f＜u＜2f v ＞ 2 f ，像 变大 投影仪
大、实像
；
u=f - 不成像 - -物距减小，
正立、放 像距 减小
u＜f - 放大镜
大、虚像 ，像 变小
；
记忆口诀：一倍焦距分虚实;二倍焦距分大小。成实像时∶物近像远像变大，物远像近像变小.
成虚像时;物近像近像变小。
（1）成实像时： 物距减小 像距增大 像变大
（增大） （减小） （ 变
小）
（2）成虚像时： 物距减小 像距减小 像变小
（增大） （增大） （ 变
大）
（3）当物体从远处向焦点靠近时，像逐渐变大，远离凸透镜。（物近像远像变大）
（4）物体与像的速度关系：①当u＞2f，物体比像移动得快；②当f＜u＜2f，物体比像移动得慢
（5）虚像，物、像同侧正（放大）；实像，物、像异侧倒（放大或者缩小）
实像和虚像区别
（1）成像原理不同
实像：物体上每一点射出的光线经反射或折射后，光线会聚到一点所成的像。
虚像：物体上每一点射出的光线经反射或折射后，光线散发，但其反方向延长线相交与一点。
（2）承接方式不同
实像：可以用光屏承接，也可以用眼睛观看。
虚像：只能用眼睛观看。
探究凸透镜成像的规律实验（重点）
【设计与进行实验】
1.实验装置图
2. 实验环境的要求（为了方便观察，本实 验 应
选择在较 暗 的环境下进行）
3.凸透镜的选取（根据光具座的量程选取，一般情况下，光具座的量程大于凸透镜的四倍焦
距）
4. 实验器材的放置顺序（由左向右依次为蜡烛、凸透镜、光屏）
5. 实验前调节烛焰、凸透镜和光屏的中心在同一高度（目的是 使像成在光屏中央 ）
6.焦距的测量及判断（a.跟主光轴平行的光经凸透镜后，在凸透镜的另一侧用光屏承接到最小、最亮的光斑，测出光斑到凸透镜光心的距离即可;b.利用物距等于2倍焦距时成倒立、等大的像来
确定焦距）
7.成实像时眼睛的观察方法【a.眼睛注视光屏上的像;b.去掉光屏，从光屏一侧（即蜡烛与眼
睛在凸透镜异侧）通过透镜，逆着折射光线观察蜡烛所成的像】
8.实验过程中蜡烛燃烧的时间越长，蜡烛越短，烛焰的位置越低，像的位置越 高 ; 可将光屏
或蜡烛向 上 移动或将凸透镜和光屏同时向 下 移动
9.动态规律（成实像时，物近像远像变大，物远像近像变小）
【分析现象和数据，总结结论】
10.凸透镜成像规律∶判断成像特点（形状）、物距、像距、焦距等
11.设计表格，数据处理、补充及分析，总结结论
【交流与反思】
12.光屏上找不到像、像不完整、像没成在光屏中央的原因∶
（1）烛焰、凸透镜、光屏三者的中心没有在同一高度
（2）物距小于或等于一倍焦距
（3）物距太小，像距太大，超过了光具座的量程
13．当光屏上成清晰的像时，对调物与光屏的位置，光屏上还能成清晰的像（说明 折射现象中 ，
光路可逆）
14.用纸遮住凸透镜一部分（或凸透镜缺一角），光屏上 仍会 （选填"仍会"或"不会"）成完
整的像，像会变 暗 些。
15.在蜡烛和凸透镜之间加透镜时像的变化问题
（1）加远视镜（凸透镜）（光线提前会聚，要使光屏上能成像，光屏需 靠近 凸透镜）
（2）加近视镜（凹透镜）（光线推迟会聚，要使光屏上能成像，光屏需 远离 凸透镜）
16.换透镜（焦距发生变化，凸透镜越厚，焦距越 小 ）
17．烛焰作为发光体的不足分析（a.烛焰形状不稳定，不易比较像与物的大小关系;b.蜡烛会
越烧越短，像偏离光屏的中央;c.烛焰亮度不大）
18.用 LED 灯替代蜡烛的好处（a.成像更清晰、更稳定;b.准确比较物与像的大小）
【典例1】在“探究凸透镜成像的规律”实验中，蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示，
这时烛焰在光屏上能成等大清晰的像。关于本实验下列说法正确的是（ ）
A．凸透镜的焦距是20cm
B．把蜡烛移至刻度尺10cm处，凸透镜不动，移动光屏，能在光屏上得到清晰的像
C．把蜡烛移至刻度尺32cm处，凸透镜不动，移动光屏，能在光屏上得到清晰的像。这与照相机的
成像原理相同D．把蜡烛移至刻度尺45cm处，凸透镜不动，移动光屏，会再次在光屏上得到清晰的像
【典例2】购物支付已进入“刷脸”时代，消费者结账时只需面对摄像头，经系统自动拍照（利用
电子技术进行倒转正处理）、扫描等，确认相关信息后，即可迅速完成交易。下列有关说法正确的
是 （ ）
A．摄像头相当于一个凹透镜 B．面部应位于镜头两倍焦距之外
C．面部经过摄像头成像利用的是光的反射 D．面部经摄像头成的是正立放大的像
【典例3】如图是宇航员王亚平太空授课时的一个镜头，若她的脸离水球球心的距离是40cm，则该
水球的焦距可能是（ ）
A．25cm B．20cm C．15cm D．40cm
【典例4】小明在复习凸透镜成像的知识时想到了2021年12月9日“太空教师”王亚平给我们展
示的“天宫课堂”中的水球成像实验，于是利用水透镜（注射器和弹性膜制成的凸透镜）、蜡烛、
光屏、光具座等器材进行探究，小明在测量水透镜焦距时发现：当向水透镜里注水时，水透镜的焦
距将变小；当从水透镜里抽水时，水透镜的焦距将变大。
（1）如图甲所示，一束平行于主光轴的光线射向水透镜，在光屏上得到一个最小最亮光斑，则此
水透镜的焦距为_______cm。
（2）再将蜡烛置于光具座上，并让烛焰、水透镜光心和光屏中心处于_______。
（3）将实验器材按图乙位置放置，光屏上成清晰的像，此像应该是倒立、_______（选填“放大”或“缩小”）的实像，这与生活中_______（选填“放大镜”、“投影仪”或“照相机”）原理相
同。
（4）王亚平在天宫课堂上展示了一个中间充有气泡的水球，透过这个水球我们可以看到“一正一
倒”两个缩小的像，如图丙所示，中间气泡中形成的缩小、正立的像_______（填“是”或“不
是”）凸透镜成像的结果，倒立的像是水球所成的倒立、缩小的实像，若王亚平靠近水球，倒立的
像_______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。
（5）在图乙所示的实验情景下，该同学从水透镜中抽水发现光屏上的像变模糊了，为了使像再次
清晰，他应将蜡烛适当_______（选填“靠近”或“远离”）透镜；若不移动蜡烛，要让光屏上的
像变清晰，可在蜡烛与水透镜之间适当的位置安装一个_______（选填“凸”或“凹”）透镜。
知识点4：眼睛和眼镜
近视眼、远视眼及其矫正
近视眼 远视眼
特点 只能看清近处的物体 只能看清远处的物体
成像于视网膜 前 成像于视网膜 后
成像示意
图
成因 晶状体太厚，折光能力 晶状体太薄，折光能力
佩戴用 凹透镜 做成的近视眼镜 佩戴用 凸透镜 做成的远视眼镜
矫正方法
及矫正示
意图
矫正口诀 近前远后，近凹远凸
知识点5：显微镜和望远镜
显微镜∶物镜成像规律 f ＜ u ＜ 2f ， v ＞ 2f ，倒立放大的实像 ，目镜成像规律 u ＜ f ，正立、
放大、虚像 ，显微镜镜筒的两端各有一组透镜，每组透镜的作用都相当于一个凸透镜.来自被观察
物体的光经物镜后成一个放大的 实像 ;目镜的作用相当于一个 放大镜 ，把这个像再放大一次.
望远镜∶物镜成像规律 u ＞ 2 f ， f ＜ v ＜ 2 f ，倒立缩小的实像 ，目镜成像规律 u ＜ f ，正立、放
大、虚像 ，望远镜是由两组凸透镜组成的.物镜的作用是使远处的物体在焦点附近成 倒立缩小的
实像 ；目镜的作用相当于一个 放大镜 。
（1）开普勒望远镜是物镜和目镜都是 凸透镜 ，中间存在实像（瞄准镜，军用望远镜等），
成倒立的像。
（2）伽利略望远镜物镜是 凸透镜 ，目镜是 凹透镜 ，中间不存在实像，只能用眼睛看到虚像。优点是成正立的像，结构简单。
（3）我们能不能看清一个物体，它对我们的眼睛所成“视角”的大小十分重要。望远镜的物
镜所成的像虽然比原来的物体小，但它离我们的眼睛很近，再加上目镜的放大作用，视角可以变得
很大。
【典例1】近视眼只能看清近处的物体，看不清远处的物体，需要矫正；远视眼只能看清远处的物
体，看不清近处的物体，亦需要矫正。下面四幅图中，正确表示远视眼成像情况的是 _____图；正
确表示近视眼矫正情况的是 _____图。对近视眼矫正，是利用了 _____（选填“A”“B”）。
A．凸透镜对光的会聚作用
B．凹透镜对光的发散作用
【典例2】图中示意了正常眼睛的调节，以下判断错误的是（ ）
A．眼球的原理和照相机相同
B．晶状体和角膜的共同作用相当于一个凸透镜，视网膜相当于光屏
C．某同学不科学用眼，长期近距离使用手机，这样会使晶状体变厚，从而形成近视眼
D．物体无论多远或多近，都能在视网膜上成像
【典例3】显微镜的结构如图所示，则下列说法正确的是（ ）A．物镜是凸透镜，目镜是凹透镜
B．物镜相当于照相机，成倒立缩小的实像
C．目镜成正立放大的虚像
D．反光镜利用光的折射提高载物片亮度
1．如图所示是天文爱好者所使用的望远镜，以下有关说法正确的是（ ）
A．物体通过物镜成放大的虚像
B．物体通过物镜成放大的实像
C．目镜的作用相当于投影仪
D．目镜的作用相当于放大镜
2．如图所示，将凸透镜看作是眼睛的晶状体，光屏看作是眼睛的视网膜，烛焰看作是被眼睛观察
的物体。拿一个远视眼镜给“眼睛”戴上，光屏上出现烛焰清晰的像，而拿走远视眼镜则烛焰的像
变得模糊。在拿走远视眼镜后，为了能在光屏上重新得到清晰的像，下列操作可行的是（ ）
A．将蜡烛靠近凸透镜 B．将光屏或蜡烛远离凸透镜
C．将光屏靠近凸透镜 D．将光屏和蜡烛同时靠近凸透镜
3．如图所示，凸透镜的焦距为10cm，此时蜡烛在光屏上成一个清晰的像。下列说法正确的是（
）A．若蜡烛燃烧变短，烛焰在光屏上的像将向下移动
B．若蜡烛向远离凸透镜方向移动，烛焰所成的像将逐渐变大
C．若保持凸透镜位置不动，交换蜡烛和光屏的位置，能在光屏上得到倒立缩小的实像，成像规律
可以应用于照相机
D．若保持蜡烛和光屏位置不动，向右移动透镜的过程中，可能会在光屏上成一个倒立等大的像
4．小京通过焦距为10cm的凸透镜看到了提示牌上“关灯”两字放大的像，如图所示。下列说法正
确的是（ ）
A．“关灯”两字放大的像是实像
B．提示牌上“关灯”两字在凸透镜的焦点上
C．提示牌上“关灯”两字到凸透镜的距离小于10cm
D．提示牌上“关灯”两字到凸透镜的距离大于20cm
5．为了模拟探究显微镜的工作原理，小明在白纸上画上红色箭头，放在高约为15mm的透明塑料盒
下方，在盒的上方滴上一滴水，如图甲所示，通过水滴（相当于凸透镜）可看到位于水滴下方红色
箭头放大的像；将一个焦距为30cm的凸透镜放在水滴正上方，如图乙所示，保持凸透镜水平，调
整凸透镜与水滴之间的距离，会看到箭头更大的像。关于该实验，下列说法中正确的是（ ）
A．水滴模拟显微镜的目镜 B．箭头通过水滴成放大的实像
C．水滴上方的凸透镜模拟显微镜的物镜 D．水滴上方的凸透镜和投影仪成像特点相同
6．如图所示，F、F是凸透镜的焦点，AB是放在凸透镜前的物体，A′B′是AB经凸透镜所成的像，
1 2下列成像正确的是（ ）
A． B．
C． D．
7．在做凸透镜成像的实验中发现：物距 cm时，成正立的像； cm时，成倒立的像，则下
面说法正确的是（ ）
A． cm时，可能成放大的实像 B． cm时，一定成缩小的实像
C． cm时，可能成放大的虚像 D． cm时，一定成缩小的实像
8．清晨，太阳从东方冉冉升起，云缝中射出道道霞光，它让我们的大千世界五彩缤纷，让我们的
世界拥有了无穷奥妙。下列对光的世界的探究中，结论正确的是（ ）
A．甲图，通过注入气泡的水球，我们看到太空授课的王亚平成“一正一倒”两个像，其中正立的
是虚像，倒立的是实像
B．乙图，央视春晚节目舞蹈诗剧《只此青绿》的临水起舞画面中，舞者在舞台上的“倒影”和小
孔成像的原理相同
C．丙图，光源经凸透镜在光屏上成一清晰的像，此时飞来一只小虫落在凸透镜上，则光屏上光源
的像不完整
D．丁图，小薇按照图示将眼镜放在蜡烛与凸透镜之间，光屏上清晰的像变模糊，只将光屏靠近凸
透镜时，又能在光屏上看到清晰的像，则该眼镜是近视眼镜
9．智能手机的普及，给我们生活带来了极大的方便，但同时也给我们的身体带来了一定的伤害，
例如青少年近视的人数在大幅上升。关于近视的成因及解决办法，下列说法正确的是（ ）
A．长时间看手机，导致眼球的晶状体变薄，折光能力太弱
B．长时间看手机，导致眼球的晶状体变厚，折光能力太强
C．近视眼成像在视网膜的前方，可用凸透镜来进行矫正D．近视眼成像在视网膜的后方，可用凹透镜来进行矫正
10．用照相机给某人照相时，如果已经照完一张全身的像以后，再照一张半身像，（底片大小不
变）则应（ ）
A．把照相机远离被照人，同时暗箱拉长
B．把照相机远离被照人，同时缩短暗箱
C．把照相机与被照人靠近些，同时缩短暗箱
D．把照相机与被照人靠近些，同时拉长暗箱
11．在“探究凸透镜成像的规律”实验中，蜡烛、凸透镜、光屏在光具座上的位置如图所示，这时
烛焰在光屏上能成等大清晰的像。关于本实验下列说法不正确的是（ ）
A．凸透镜的焦距是10cm
B．把蜡烛移至刻度尺10cm处，凸透镜不动，移动光屏，不能在光屏上得到清晰的像
C．把蜡烛移至刻度尺32cm处，凸透镜不动，移动光屏，能在光屏上得到清晰的像。这与投影仪的
成像原理相同
D．把蜡烛移至刻度尺45cm处，凸透镜不动，移动光屏，不能在光屏上得到清晰的像
12．当蜡烛距凸透镜40厘米时，在离该透镜30厘米的光屏上能成一个清晰的烛焰像；如果蜡烛到
该透镜的距离为30厘米时，则在光屏上（ ）
A．一定成一个放大的像 B．一定成一个缩小的像
C．可能成一个正立的像 D．可能不成像
13．如图四幅图中，分别表示近视眼成像情况和矫正做法的是（ ）
A．②① B．③① C．②④ D．③④
14．如图所示是“科学探究：凸透镜成像”的实验操作情景，下列说法正确的是（ ）A．从图甲中可知该透镜的焦距为10.0cm
B．如图乙所示，向左适当移动光屏可以得到放大的实像
C．如图乙所示，将蜡烛移至30cm处，光屏上可得到等大的实像
D．如图乙所示，将蜡烛移至45cm处，移动光屏可以得到放大的实像
15．图甲是小明在做“探究凸透镜成像规律”实验时的装置，图乙是他根据实验数据描绘的物距-
像距图像。蜡烛在光具座上移动过程中的三个位置A、B、C分别与图像中三点相对应。则下列说法
正确的是（
A．该凸透镜的焦距为20cm
B．当蜡烛在A位置时，移动光屏，可在光屏上呈现烛焰清晰放大的实像
C．将蜡烛从B移动到C的过程中，所成像逐渐变大
D．当蜡烛在C点时，在紧贴凸透镜的左侧放置一远视镜片，移动光屏，可在光屏上呈现烛焰清晰
的实像，此时物距-像距的对应坐标应出现在C点的正下方
16．小明在探究凸透镜成像规律的实验时，将点燃的蜡烛放在距凸透镜32cm处，在透镜另一侧距
透镜14cm处的光屏上得到烛焰清晰的像，则（ ）
A．光屏上所成的是倒立、放大的实像
B．光屏上所成的是倒立、缩小的实像
C．该透镜的焦距f一定满足14cm
