2019-2020八年级物理下册第6章常见光学仪器单元总结（含解析北师大版）

1 第六章常见光学仪器单元总结 一、透镜 1.透镜是用透明物质制成的表面为球面一部分的光学元件，透镜是根据光的折射现象制 成的。 2.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。 3.透镜分类：透镜分为凸透镜和凹透镜。 （1）凸透镜：中间厚、边缘薄的透镜（远视镜镜片，照相机的镜头、投影仪的镜头、 放大镜等）。 （2）凹透镜：中间薄、边缘厚的透镜（近视镜等）。 4.透镜对光的作用 光路基本概念：图（1）是透镜光路示意图。 （1）过透镜两个球面球心的直线叫主光轴（主轴），用“CC/”表示,透镜的几何中心叫 光心，用“O”表示。 a.凸透镜光路 b.凹透镜光路 图(1) 透镜光路示意图 （2）平行于凸透镜主光轴的光线经凸透镜折射后会聚于主光轴上一点，这点叫凸透镜 焦点，用“F”表示，如图（2）a 所示；平行于凹透镜主光轴的光线经凹透镜折射后发散， 其反向延长线会交于一点，这是凹透镜的焦点（虚焦点），如图（2）b 所示。 a.凸透镜光路概念 b.凹透镜光路概念 图（2）透镜光路概念 （3）焦点到光心的距离焦距，焦距用“f”表示，图（1）中就是“OF”之间的距离。 C CO F F2 凸透镜和凹透镜都各有两个焦点，凸透镜的焦点是实焦点，凹透镜的焦点是虚焦点。 （4）物体到光心的距离叫物距，用“u”表示。 （5）像到光心的距离叫像距，用“v”表示。 （6）透镜的作用：凸透镜有会聚光线作用，所以凸透镜也叫会聚透镜；凹透镜有发散 光线作用，所以凹透镜也叫发散透镜。 5.透镜的三条特殊光线 （1）过光心的光线，经透镜折射后传播方向不改变，如图（3）所示。 图（3）过光心的光线 （2）平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后经过另一侧焦点；经凹透镜折射后向外发 散，但其反向延长线过同侧焦点，如图（4）所示。 图（4）平行于主轴的光线 （3）经过凸透镜焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴；射向异侧焦点的光线经凹 透镜折射后平行于主光轴，如图（5）所示。 图（5）过焦点的光线 二、学生实验：探究—凸透镜成像 1.凸透镜成像规律：如图是常见凸透镜成像规律光路图，详见下表（1）。 表（1）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（图a） u=2f 倒立、等大的实像 v=2f 图d f﹤u﹤2f 倒立、放大的实像 v﹥2f 投影仪（图b）3 u=f 不成像 射出的是平行光线 0﹤u﹤f 正立、放大的虚像 v﹥f 放大镜（图c） a. u﹥2f b. f﹤u﹤2f c.0﹤u﹤f d.u=2f 凸透镜成像光路图 凸透镜成像规律需要牢记，同学们可以自己总结其规律。也可以背下下面口诀：“物大 焦，倒立实，物越大，像越小；物小焦，正立虚；物为焦，不成像”。这里的“物”指物距， “像”指像距，“焦”指焦距。 2.注意：（1）实像是由实际光线会聚而成，在光屏上可呈现，可用眼睛直接看，所有 光线必过像点；（2）虚像不能在光屏上呈现，但能用眼睛看，由光线的反向延长线会聚而 成。 3.凹透镜成像规律：凹透镜始终成缩小、正立的虚像，如图所示。 凹透镜成像光路图 注意：大家还要记住：虚像，物、像同侧；实像，物、像异侧。 三、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）。4 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。 4.显微镜：显微镜由目镜和物镜组成，物镜、目镜都是凸透镜，它们对物体进行两次放 大。 普通光学显微镜是根据凸透镜成像原理，经过凸透镜的两次成像。第一次先经过物镜 （凸透镜 1）成像，这时候的物体应该在物镜(凸透镜 1）的一倍焦距和两倍焦距之间,成的 像应该是放大、倒立的实像。而后以第一次成的物像作为“物体”，经过目镜的第二次成像。 由于我们观察的时候是在目镜的另外一侧,第二次成的像应该是一个虚像，这样像和物才在 同一侧，因此第一次成的像应该在目镜（凸透镜 2）的一倍焦距以内，这样经过第二次成像， 第二次成的像是一个放大的正立的虚像。 5.望远镜：望远镜也是由两组凸透镜（目镜和物镜）组成，它的结构特点是物镜的焦距 长而目镜的焦距短。 望远镜的成像原理是：物镜的作用是得到远处物体的实像，由于物体离物镜非常远，所 以物体上各点发射到物镜上的光线几乎是平行光束，这样的光线经过物镜汇聚后，就在物镜 焦点以外，在离焦点很近的地方，形成了一个倒立的、缩小的实像。这个倒立的、缩小的实 像又位于目镜的焦点以内，所以目镜起了放大镜的作用，目镜把经过物镜的倒立、缩小的实 像放大成了一个正立的、放大的虚像。这就是远处物体通过望远镜所成的虚像。 四、眼睛和眼镜 1.眼睛：眼睛的晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏（胶卷）。 （1）眼睛的成像原理:从物体发出的光线经过晶状体等一个综合的凸透镜在视网膜上形 成倒立，缩小的实像，分布在视网膜上的视神经细胞受到光的刺激，把这个信号传输给大脑， 人就可以看到这个物体了（眼睛的晶状体相当于凸透镜，视网膜相当于光屏（胶卷））。 （2）近视眼看不清远处的物体，远处的物体所成像在视网膜前，晶状体曲度过大，需 戴凹透镜调节，所以近视镜是凹透镜。 （3）远视眼看不清近处的物体，近处的物体所成像在视网膜后面，晶状体曲度过小， 需戴凸透镜调节，所以远视镜（花镜）是凸透镜。5 2.近视眼 近视眼是指眼球在调节放松状态下，平行光线（一般认为来自 5m 以外）经眼球屈光系 统后聚焦在视网膜之前，产生远距视物模糊。所以近视眼的远点不在无穷远处，而在某个有 限距离处，近视眼的进点也比正常眼近，近视眼的明视距离小于 25cm。 （1）特点：近视眼只能看清近处的物体，看不清远处的物体。 （2）原因：近视眼晶状体比正常人眼睛要凸一些，晶状体折光能力强。远处来的平光 会聚在视网膜前面，而在视网膜上是一个光斑了。 （3）矫正方法：配戴适当的凹透镜做眼镜，使远处来的光先发散后再进入眼睛，可矫 正近视眼视力。 3.远视眼 在完全静止的调节状态下，由远距离（指 5 米以上）目标投射的光线，集合在视网膜之 后。这种反常的屈光状态称为远视眼。远视眼的近点比正常眼远写。远视眼的明视距离大于 25cm。 （1）特点：远视眼只能看见远处的物体，看不清近处的物体。 （2）原因：晶状体比正常人要凹一些，晶状体对光线的折射能力变弱，远处来的光线 会聚点在视网膜后。①眼轴过短如小眼球；②眼轴正常而屈光系统的屈光力过弱，如角膜的 弧度过平以及屈光指数偏低等。 （3）矫正方法：利用凸透镜能使光线会聚的特点，在眼睛前面放一个凸透镜，就能使 来自近处物体的光会聚在视网膜上了。配戴适当的凸透镜做眼镜，可矫正远视眼的视力。 知识要点一：透镜 透镜是本章基础部分，也是学习本章的开篇，故本节内容在本章中的地位不言而喻。本 考点主要有：透镜的概念（透镜的制成、透镜的分类、透镜的三条主要光线及其焦距、物距 和相距）、透镜对光的作用。 对本节内容的考试主要集中在对透镜概念的认识和理解上。像透镜的作用，透镜的三条 主要光线作图，透镜在生活中的应用等。从常考题型方面来看，主要是选择题和作图题；选 择题主要考查学生对透镜概念的认识程度，作图题主要考查学生会不会利用三条主要光线作 图。 （2017•贵港）大山同学做“探究凸透镜成像”的实验，当他把烛焰移到距透6 镜 39cm 的地方时，在光屏上观察到倒立缩小的像，则该凸透镜的焦距不可能的是（　　）。 A．5cm B．10cm C．15cm D．20cm 【答案】D。 【解析】把蜡烛放在距离凸透镜 39cm 的某一位置时，在透镜另一侧得到一个清晰的， 倒立的、缩小的像，则 u＞2f，即 39cm＞2f，解得 f＜19.5cm，则选项 ABC 都符合，只有 D 选项是不可能的。故选 D。 一、（2017•海南）如图所示，对光有发散作用的透镜是（　　）。 A． B． C． D． 【答案】B。 【解析】凹透镜是指中间比边缘薄的透镜，凹透镜对光线有发散作用，所以凹透镜又叫 发散透镜，符合这个特点的透镜是 B。故选 B。 二、（2019·遂宁）如图，OA 是光源 S 发出的一条经平面镜反射后的反射光线， 反射光线 OA 经过了凸透镜焦点 F。请作出 OA 的入射光线和经凸透镜折射后的折射光线。 【解析】过反射点垂直于镜面作出法线，根据反射光线与入射光线分居法线两侧，反射 角等于入射角，在法线左侧作出入射光线，对于凸透镜，过焦点的光线经凸透镜折射后，其 折射光线平行于主光轴；如图所示。 知识要点二：学生实验：探究—凸透镜成像 凸透镜成像规律是本章重点，也是知识点、难点和考点集中的内容。其主要知识点是： 凸透镜成像规律，凹透镜成像规律，凸透镜成像规律探究实验以及动态变化（物距、相距、 焦距变化）时成像特点与变化情况。再次需要指明的是凸透镜成像规律探究实验作为必考的 实验内容更应给与重视。 本节内容属于必考内容，出现概率高，所占比例也较高。考题主要集中在对凸透镜成像 规律的理解上，主要有成像虚实、大小和位置，一般情况下作为一个考题出现，也有与其他7 知识点组合一个考题的情况。 （2019·益阳）在探究凸透镜成像规律实验中，小明在实验室选用了光具座、 焦距为 15cm 的凸透镜、光屏、蜡烛、火柴等器材进行试验，把凸透镜安放在光具座 50cm 刻 度线处。 （1）将蜡烛放在 25cm 刻度线处，则在光屏上成倒立______（选填“放大”、“等大” 或“缩小”）的实像； （2）如果在试验时不小心把点燃的蜡烛碰到图示位置，在光屏上的像将向______（选 填“x 轴正方向”、“x 轴负方向”、“y 轴正方向”、“y 轴负方向”）移动； （3）把点燃的蜡烛放在光具座 40cm 刻度线处，眼睛在______（选填“透镜左侧”、“透 镜右侧”）可观察到蜡烛的像。 【答案】（1）放大；（2）x 轴正方向；（3）透镜右侧。 【解析】（1）将蜡烛放在 25cm 刻度线处，u=50cm-25cm=25cm，f＜u＜2f，则在光屏上 成倒立，放大的实像； （2）如果在试验时不小心把点燃的蜡烛碰到图示位置，蜡烛垂直纸面向里，根据凸透 镜成倒立的实像，物体相对于凸透镜左右移动，则像右左移动，方向相反，在光屏上的像将 向 x 轴正方向移动； （3）将蜡烛移至光具座上 40cm 刻度线处，物距为 50cm-40cm=10cm，u＜f，成正立放 大的虚像，眼睛在透镜右侧可观察到蜡烛的像。 故答案为：（1）放大；（2）x 轴正方向；（3）透镜右侧。 一、（2019·天津）小明在探究凸透镜成像规律时，做了如下实验： ①用平行光正对凸透镜照射，移动光屏得到一个最小、最亮的光斑，如图甲所示； ②保持该透镜位置不变，将点燃的蜡烛放在图乙所示的位置，移动光屏得到烛焰清晰的 像（图中未画出）。则（　　）8 A.实验中，烛焰在光屏上成放大的像； B.实验中，像到透镜的距离一定大于 15cm； C.若增大蜡烛与透镜的距离，所成的像会变大； D.若使该透镜成虚像，蜡烛与透镜的距离应小于 10cm 【答案】ABD。 【解析】A、图乙中，物距 u=50cm-35cm=15cm，2f＞u＞f 时，成倒立放大的实像，图乙 中烛焰成的是倒立放大的实像，故 A 正确； B、由凸透镜成像规律可知，当 2f＞u＞f 时，v＞2f=2×10cm=20cm＞15cm。故 B 正确； C、因为凸透镜成实像时，物距增大，像距减小，像变小，故 C 错误。 D、凸透镜物距小于焦距成正立放大的虚像，即 u＜f=10cm，故 D 正确。故选 ABD。 二、（2019·苏州）将一凸透镜正对太阳，可在距凸透镜 15cm 处得到一个最小、 最亮的光斑。现将该凸透镜和蜡烛、光屏安装到光具座上，位置如图所示。下列说法正确的 是（　）。 A.此时可以在光屏上观察到清晰缩小的像； B.仅在凸透镜左侧附近放一合适的凹透镜，可模拟近视眼的矫正； C.将蜡烛移到 30cm 刻度处，移动光屏可在屏上得到清晰等大的像； D.将蜡烛移到 40cm 刻度处，移动光屏可在屏上得到清晰放大的像 【答案】B。 【解析】A、从图上看出，物距 u=50.0cm-10.0cm=40.0cm。v=85cm-50cm=35cm，凸透镜 u＞2f，2f＞v＞f，成倒立、缩小的实像，此时像距大于二倍焦距，不会得到清晰的像，故 A 错误； B、由 A 分析可知，像距较大要延迟光线会聚，应在凸透镜左侧附近放一合适的凹透镜，9 可模拟近视眼的矫正，故 B 正确； C、u=v=2f，凸透镜成倒立等大的实像，由图可知，将蜡烛移到 30cm 刻度处， u=50cm-30cm=20cm≠2f，故移动光屏不能在屏上得到清晰等大的像。故 C 错误； D、将蜡烛移到 40cm 刻度处，u=50cm-40cm=10cm，物距满足 u＜f，成正立、放大的虚 像，虚像不能成在光屏上。故 D 错误。故选 B。 知识要点三：生活中的透镜 生活中的透镜指的是放大镜、照相机、投影仪、显微镜和望远镜。对生活中的透镜的主 要要求是：成像原理、成像特点和使用；重点知识点是实像和虚像，这里需要重点掌握实像 和虚像的异同。 对本节内容考查主要集中在对生活中透镜的认识上。像放大镜使用时应注意哪些问题， 所成的像的性质；照相机使用方法和成像性质等。从常考题型方面来看，主要是选择题和填 空题；选择题主要考查学生对放大镜、照相机和投影仪的认识程度，填空题主要考查学生使 用方法等。 （2019·遂宁）为保障市民的出行安全，交管部门在很多十字路口安装了监控 摄像头，它可以拍下违章车辆的现场照片，拍照时，摄像头的镜头相当于一个______（选填 “凸”或“凹）透镜，所成的像是______（选填“放大”，“缩小”或“等大”）的实像， 当车辆远离摄像头时，所成的像将会______（选填“变大”、“变小”或“不变”）。 【答案】凸；缩小；变小。 【解析】拍照时，摄像头的镜头相当于一个凸透镜； 照相机和摄像头的原理：当 u＞2f 时，凸透镜成倒立、缩小的实像； 当车辆远离摄像头时，物距增大，像距减小，像变小。 故答案为：凸；缩小；变小。 一、（2019·新疆建设兵团）下列光学仪器或日常用品中，能够成与物体大小 相等的虚像的是（）。 A．穿衣镜 B．老花镜 C．显微镜 D．望远镜 【答案】A。 【解析】穿衣镜就是平面镜，平面镜能成与物体等大的虚像，A 正确； 老花镜是凸透镜，凸透镜能成正立的放大的虚像、倒立的放大的或缩小的或等大的实像， 但不能成等大的虚像，B 错误；10 显微镜成的是倒立的放大的虚像，C 错误； 望远镜成放大的虚像，D 错误。所以本题选 A。 二、（2019·菏泽）小明通过透镜观察“美丽潍坊”四个字，看到的情形如图 所示，下列说法正确的是（　　）。 A．该透镜只能成放大的像； B．该透镜可以用作近视眼镜； C．该透镜可以用作照相机镜头； D．字到透镜的距离小于此透镜的焦距 【答案】C。 【解析】图中看到字是倒立的，放大的像。应用了凸透镜成像时 2f＞U＞f 时，在另一 侧光屏上得到一个倒立、放大的实像，此透镜是凸透镜。 A、已知此透镜是凸透镜，凸透镜也可以成倒立、缩小的实像，故 A 错误； B、凹透镜是矫正近视眼的眼镜。此透镜是凸透镜，故 B 错误； C、此透镜是凸透镜，U＞2f 时，在另一侧光屏上得到倒立、缩小的实像，照相机利用 此原理，因此可以用来做照相机的镜头，故 C 正确。 D、由凸透镜成像规律可知，此时字到透镜的距离大于此透镜的焦距，故 D 错误。故选 C。 知识要点四：眼睛和眼镜 本节内容属于透镜的应用，和生活中的透镜位置一样，只要掌握透镜的成像规律和近视 眼、远视眼的成像特点，本考点内容基本上就可以掌握。在考点的主要知识点是：眼睛的构 造与成像原理，近视眼、远视眼成像规律和矫正方法。 本节内容在考试中也会经常出现，但所占分值不高，一般都会和其他知识点结合在一起 组成一个考题。考题主要集中在对视力的矫正和近视眼、远视眼的成因上。 (2019·邵阳)小红同学利用爷爷不用了的老花眼镜的一片镜片做凸透镜成像实11 验，肯定不能得到（　　）。 A．放大的实像 B．倒立的虚像 C．倒立的实像 D．放大的虚像 【答案】B。 【解析】解：老花眼镜的镜片是凸透镜，根据凸透镜成像规律可知物体在二倍焦距以外 时成倒立缩小实像。 物体在一倍焦距和二倍焦距之间时成倒立放大的实像，物体在二倍焦距处时成倒立等大 的实像， 物体在一倍焦距以内成正立放大虚像， 综上所述，不能成倒立的虚像，故 B 符合题意。故选 B。 一、（2019·绵阳）人进入老年后，眼睛睫状体对晶状体的调节能力减弱，太 远、太近的物体都看不清楚。近视远视一体眼镜（双光镜）可以解决这个问题，戴上这种眼 镜，透过下半部分可以看清书上文字，透过上半部分镜片可以看清远处景物。由此可知，近 视远视一体眼镜下半部分是________透镜，上半部分镜片对光具有________（选填“会聚” 或“发散”）作用。 【答案】凸；发散。 【解析】远视眼是只能看清远处的物体，看不清近处的物体；由题意可知，戴上这种眼 镜，透过下半部分可以看清书上文字，说明近视远视一体眼镜下半部分起到了远视眼镜的作 用，即是凸透镜； 近视眼是只能看清近处的物体，看不清远处的物体，对近视眼的矫正可通过凹透镜对光 线的发散作用进行纠正。 由题意可知，透过上半部分镜片可以看清远处景物，说明上半部分镜片是凹透镜，该部 分对光线有发散作用。 故答案为：凸；发散。 二、（2017·大连）某人只能看清远处的物体，看不清近处的物体，关于该人 的视力情况，下列说法正确的是（）。 A．远视眼，用凸透镜矫正；B．远视眼，用凹透镜矫正； C．近视眼，用凸透镜矫正；D．近视眼，用凹透镜矫正 【答案】A。 【解析】某人只能看清远处的物体，看不清近处的物体，说明此人是远视眼，需要佩戴12 远视眼镜，也就是凸透镜。故，正确答案是 A。