專題3凸透鏡成像規(guī)律與應(yīng)用

知識點：透鏡成像的規(guī)律

1.凸透鏡成像規(guī)律:

如圖是常見凸透鏡成像規(guī)律光路圖，詳見下表。

成像條件物距（U）成像的性質(zhì)像距（V）應(yīng)用

u>2f倒立、縮小的實像f<v〈2f照相機（圖a）

u=2f倒立、等大的實像v=2f圖d

f<u<2f倒立、放大的實像v>2f投影儀（圖b）

u=f不成像射出的是平行光線

0<u<f正立、放大的虛像v>f放大鏡（圖C）

a.u>2fb.f<u<2f

4y-

I

atMu

c.O<u<fd.u=2f

2.凸透鏡成像的規(guī)律口訣

規(guī)律1:當(dāng)物距大于2倍焦距時，則像距在1倍焦距和2倍焦距之間，成倒立、縮小的實像。此

時像距小于物距，像比物小，物像異側(cè)。應(yīng)用：照相機、攝像機。

規(guī)律2:當(dāng)物距等于2倍焦距時，則像距也在2倍焦距，成倒立、等大的實像。此時物距等于

像距，像與物大小相等，物像異側(cè)。應(yīng)用：測焦距。

規(guī)律3:當(dāng)物距小于2倍焦距、大于1倍焦距時，則像距大于2倍焦距，成倒立、放大的實像。

此時像距大于物距，像比物大，物像異側(cè)。應(yīng)用：投影儀、幻燈機、電影放映機。

規(guī)律4：當(dāng)物距等于1倍焦距時，則不成像，成平行光射出。

規(guī)律5:當(dāng)物距小于1倍焦距時，則成正立、放大的虛像。此時像距大于物距，像比物大，物像

同側(cè)。應(yīng)用：放大鏡。

應(yīng)用一：眼睛和眼鏡

人眼成像原理：眼球的構(gòu)造和成像的原理與照相機相似。照像機有鏡頭、光圈、調(diào)焦裝置、暗

箱和底片，眼球也有類似的構(gòu)造，角膜相當(dāng)于鏡頭，瞳孔相當(dāng)于光圈，晶狀體相當(dāng)于調(diào)焦的透鏡，

脈絡(luò)膜相當(dāng)于暗箱，視網(wǎng)膜相當(dāng)于底片。

從物體發(fā)出的光線經(jīng)過晶狀體等一個綜合的凸透鏡在視網(wǎng)膜上行成倒立，縮小的實像,分布在

視網(wǎng)膜上的視神經(jīng)細(xì)胞受到光的刺激，把這個信號傳輸給大腦，人就可以看到這個物體了(眼睛的

晶狀體相當(dāng)于凸透鏡，視網(wǎng)膜相當(dāng)于光屏(膠卷))。

近視眼、遠(yuǎn)視眼的成因與矯正方法

1.近視眼：近視眼是指眼球在調(diào)節(jié)放松狀態(tài)下，平行光線(一般認(rèn)為來自5m以外)經(jīng)眼球屈光

系統(tǒng)后聚焦在視網(wǎng)膜之前，產(chǎn)生遠(yuǎn)距視物模糊。所以近視眼的遠(yuǎn)點不在無窮遠(yuǎn)處，而在某個有限距

離處，近視眼的進點也比正常眼近，近視眼的明視距離小于25cm。

(1)特點：近視眼只能看清近處的物體,看不清遠(yuǎn)處的物體。

(2)原因：近視眼晶狀體比正常人眼睛要宜一些，晶狀體折光能力強。遠(yuǎn)處來的平光會聚在視

網(wǎng)膜前面，而在視網(wǎng)膜上是一個光斑了。

(3)矯正方法：配戴適當(dāng)?shù)陌纪噶孔鲅劬Γ惯h(yuǎn)處來的光先發(fā)散后再進入眼睛，可矯正近視眼

視力。

2.遠(yuǎn)視眼：在完全靜止的調(diào)節(jié)狀態(tài)下，由遠(yuǎn)距離(指5米以上)目標(biāo)投射的光線，集合在視網(wǎng)

膜之后。這種反常的屈光狀態(tài)稱為遠(yuǎn)視眼。遠(yuǎn)視眼的近點比正常眼遠(yuǎn)些。遠(yuǎn)視眼的明視距離大于25

cm。

(1)特點：遠(yuǎn)視眼只能看見遠(yuǎn)處的物體,看不清近處的物體。

(2)原因：晶狀體比正常人要凹一些，晶狀體對光線的折射能力變?nèi)酰h(yuǎn)處來的光線會聚點在

視網(wǎng)膜后。①眼軸過短如小眼球；②眼軸正常而屈光系統(tǒng)的屈光力過弱，如角膜的弧度過平以及屈

光指數(shù)偏低等。

(3)矯正方法：利用凸透鏡能使光線會聚的特點，在眼睛前面放一個凸透鏡，就能使來自近處

物體的光會聚在視網(wǎng)膜上了。配戴適當(dāng)?shù)耐雇哥R做眼睛,可矯正遠(yuǎn)視眼的視力。

應(yīng)用二：顯微鏡與望遠(yuǎn)鏡

一、顯微鏡

1.顯微鏡:顯微鏡由目鏡和物鏡組成,物鏡、目鏡都是凸透鏡，它們對物體進行兩次放大。

普通光學(xué)顯微鏡是根據(jù)凸透鏡成像原理，經(jīng)過凸透鏡的兩次成像。第一次先經(jīng)過物鏡（凸透鏡

1）成像，這時候的物體應(yīng)該在物鏡（凸透鏡1）的一倍焦距和兩倍焦距之間，成的像應(yīng)該是放大、倒

立的實像。而后以第一次成的物像作為“物體”，經(jīng)過目鏡的第二次成像。

?.?："k■?次；

ttK.*大.實像

2.由于我們觀察的時候是在目鏡的另外一側(cè)，第二次成的像應(yīng)該是一個虛像，這樣像和物才在同

一側(cè)，因此第一次成的像應(yīng)該在目鏡（凸透鏡2）的一倍焦距以內(nèi),這樣經(jīng)過第二次成像，第二次

成的像是一個放大的正立的虛像。

二、望遠(yuǎn)鏡

1.望遠(yuǎn)鏡：望遠(yuǎn)鏡也是由兩組凸透鏡（目鏡和物鏡）組成，它的結(jié)構(gòu)特點是物鏡的焦距長而目

鏡的焦距短。

2.望遠(yuǎn)鏡的成像原理是：物鏡的作用是得到遠(yuǎn)處物體的實像，由于物體離物鏡非常遠(yuǎn)，所以物

體上各點發(fā)射到物鏡上的光線幾乎是平行光束，這樣的光線經(jīng)過物鏡匯聚后，就在物鏡焦點以外，

在離焦點很近的地方，形成了一個倒立的、縮小的實像。這個倒立的、縮小的實像又位于目鏡的焦

點以內(nèi)，所以目鏡起了放大鏡的作用，目鏡把經(jīng)過物鏡的倒立、縮小的實像放大成了一個正立的、

放大的虛像。這就是遠(yuǎn)處物體通過望遠(yuǎn)鏡所成的虛像。

物鏡B目＜

信除中暑

ZH1J1ZHONGKAO

1.（2023?泰安）小芳利用如圖所示的裝置“探究凸透鏡成像的規(guī)律”。將蠟燭放在凸透鏡左側(cè)適

當(dāng)位置，調(diào)整光屏到凸透鏡的距離，使?fàn)T焰在光屏上成清晰的像，分別測出物距u和像距V,

實驗數(shù)據(jù)如表所示。下列說法中（）

實驗次數(shù)12345

物距u/cm6030201512

像距v/cm1215203060

①該凸透鏡的焦距為20cm

②第1次實驗的成像規(guī)律與照相機成像原理相同

③從第1次實驗到第5次實驗，成在光屏上的像越來越大

④當(dāng)u=11cm時，移動光屏，可在光屏上成倒立、縮小的清晰實像

A.只有①④正確B.只有②③正確

C.只有①②正確D.只有②③④正確

2.（2023?宜昌）小華用彈性膜充水制作了一個水凸透鏡,通過注射器注水或抽水改變透鏡的厚度,

如圖是他用其模擬眼睛看物體的實驗裝置。模擬正常眼睛時，固定透鏡，將一個F形光源放在

合適的位置后，調(diào)節(jié)光屏得到清晰的像，下列說法正確的是（）

A.此時光源放在透鏡2倍焦距以內(nèi)

B.此時光屏上成倒立放大的實像

C.光源遠(yuǎn)離透鏡時，要將光屏靠近透鏡才能再次得到清晰的像

D.模擬近視眼的成因時需要從透鏡向外抽水

3.（2023?江西）某同學(xué)探究凸透鏡成像規(guī)律時，光屏上得到了燭焰清晰的像（像未畫出），如圖

所示。下列說法正確的是（）

金q[

委和?川平|叩川4川|川4叫|川|||叫油*郁兄|甲|川川||||川川平|叫川I

團（）cmJ）20304（）；（）6070根）901（）0

A.光屏上的像是正立的

B.光屏上的像是放大的

C.投影儀是利用此成像原理制成的

D.撤去光屏，燭焰的像仍然在原處

4.（2023?通遼）同學(xué)們?yōu)榱颂骄科矫骁R成像的特點，準(zhǔn)備了平面鏡、玻璃板、兩支相同的蠟燭A

和B、光具座、光屏等實驗器材。

（1）如圖所示，將一只點燃的蠟燭A放置在光具座的甲位置，選用（選填“平面

鏡”或“玻璃板”）豎直放置在乙位置，未點燃的蠟燭B放置在乙位置右側(cè)，移動蠟燭B到丙位

置時，發(fā)現(xiàn)蠟燭B與蠟燭A的像完全重合。

（2）取下蠟燭B,并在丙位置處放一光屏，光屏上不能承接到蠟燭A的像，說明平面鏡成的像

是（選填“實像”或“虛像”）。

（3）接著同學(xué)們想利用上述裝置探究凸透鏡成像規(guī)律，將乙處器材換成一個凸透鏡，再將蠟燭A

移至35cm刻度線處，丙位置的光屏上恰好出現(xiàn)了燭焰清晰的像，生活中的（選填“照

相機”、“投影儀”或“放大鏡”）就是利用這一原理工作的。此時，用直徑相同、焦距更大的凸

透鏡替換原凸透鏡，移動光屏也得到了清晰的像，則此時的像較原來的像（選填“變

大，，、“變小”或“不變”）。

（4）在上一步實驗的基礎(chǔ)上，小明將一遠(yuǎn)視鏡片放在凸透鏡與蠟燭之間，要使光屏上還能呈清

晰的像，可將光屏適當(dāng)向（選填“左”或“右”）移動。

丙

乙

|illl|illipill|ii

506070

5.（2023?蘇州）在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中。

（1）如圖甲，把蠟燭、凸透鏡、光屏依次擺放在光具座上，并將蠟燭燭焰和光屏的中心調(diào)到凸

透鏡的主光軸上，目的是使像成在。

甲乙

（2）按要求進行觀察和測量，并將部分觀測情況記錄在下列表中：

實驗序號物距w/cm像距v/cm像的性質(zhì)

16020倒立、縮小、實像

23030倒立、等大、實像

320

410

①凸透鏡焦距f=cm。

②當(dāng)物距u=20cm時，像距v=cm。

③當(dāng)物距u=10cm時，像的性質(zhì)是o

（3）如圖乙是航天員王亞平太空授課制作水球時呈現(xiàn)的情景，假設(shè)她稍向后遠(yuǎn)離水球，則她在

球中所成的像將（變大/變小/不變）。

1.（2024?福建模擬）在探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗中，當(dāng)光具座上蠟燭、凸透鏡和光屏的位置如

圖所示時，光屏上承接到燭焰清晰的像。下列說法正確的是（）

A.光屏上的像是倒立、放大的實像

B.隨著蠟燭燃燒變短，光屏上的像也會向下移動

C.透鏡不動，蠟燭向右移動，光屏向左移動，可再次得到清晰的像

D.蠟燭和光屏不動，移動凸透鏡到適當(dāng)位置，光屏上可得到清晰放大的像

2.（2024?鞍山模擬）“道路千萬條，安全第一條”。為了保證道路的交通安全，現(xiàn)在許多道路上都

會安裝有電子眼。如圖甲所示是某十字路口處安裝的“電子眼”，圖乙為“電子眼”監(jiān)督路面交

通情況時拍下的照片。下列分析正確的是（）

乙

A.“電子眼”鏡頭拍攝的是縮小的實像

B.“電子眼”鏡頭拍攝的是縮小的虛像

C.“電子眼”鏡頭拍攝的是放大的虛像

D.“電子眼”鏡頭拍攝的是放大的實像

3.（2021?息縣模擬）在第二十二屆中部農(nóng)博會上，我省以食用菌品牌產(chǎn)品為主體參展，160多個

食用菌產(chǎn)品集體''亮相”，彰顯“沃野中原生態(tài)農(nóng)業(yè)”的河南農(nóng)業(yè)品牌整體形象，如圖所示是小

明在會場用數(shù)碼相機（焦距不變）先后拍攝的同一個新品種花菇的兩張照片，結(jié)合圖片分析，

下列說法正確的是（）

甲乙

A.照相機的鏡頭與近視眼鏡的鏡片屬于同一類透鏡

B.甲照片中花菇的像是縮小的，乙照片中花菇的像是放大的

C.拍攝乙照片時，相機應(yīng)適當(dāng)靠近花菇.鏡頭向外伸

D.拍攝乙照片時，相機應(yīng)適當(dāng)遠(yuǎn)離花菇，鏡頭向外伸

4.（2023?定遠(yuǎn)縣校級模擬）現(xiàn)在很多學(xué)生由于各種原因，患有近視眼，而許多老人，患有遠(yuǎn)視眼。

參照下面兩圖，有關(guān)近視眼和遠(yuǎn)視眼的成因與矯正方法，正確的是（)

甲乙

A.甲圖反映了近視眼的成因，應(yīng)配戴凸透鏡矯正

B.甲圖反映了遠(yuǎn)視眼的成因，應(yīng)配戴凹透鏡矯正

C.乙圖反映了近視眼的成因，應(yīng)配戴凹透鏡矯正

D.乙圖反映了遠(yuǎn)視眼的成因，應(yīng)配戴凸透鏡矯正

5.（2023?慶云縣校級一模）照集體相時發(fā)現(xiàn)有些人沒有進入鏡頭，為了使全體人員都進入鏡頭應(yīng)

采取（）

A.照相機和鏡頭都不動，人站近一些

B.人不動，照相機離人近一些，鏡頭往里縮一些

C.人不動，照相機離人近一些，鏡頭往外伸一些

D.人不動，照相機離人遠(yuǎn)一些，鏡頭往里縮一些

6.（2023?綏江縣二模）在探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗中，當(dāng)凸透鏡、光屏和燭焰的位置如圖所示

時，光屏上能成一個清晰的像（像未畫出），下列說法正確的是（）

2FFF2F

A.照相機就是根據(jù)這個成像規(guī)律工作的

B.凸透鏡不動，把光屏與蠟燭交換位置，光屏上將出現(xiàn)清晰放大的像

C.凸透鏡不動，當(dāng)把蠟燭向左移動時，要成清晰的像，光屏需向左移動

D.隨著蠟燭燃燒燭焰逐漸向下移動，光屏上的像也向下移動

7.（2023?金壇區(qū)二模）如圖甲是貓追老鼠的畫面，小明把一個裝有水的圓柱形大玻璃杯放在畫前,

驚奇發(fā)現(xiàn)透過水杯看到漫畫中的老鼠變“胖”了，還掉頭奔向貓，如圖乙所示，關(guān)于此現(xiàn)象的

說法正確的是（）

A.透過水杯看到變“胖”的老鼠是虛像

B.裝有水的圓柱形玻璃杯相當(dāng)于一個凹透鏡

C.將水杯逐漸靠近畫面，透過水杯看到的老鼠始終是掉頭的

D.將畫面離水杯遠(yuǎn)一些，透過水杯看到的老鼠會變“瘦”一些

8.（2023?柳州一模）小明用圖所示的凸透鏡探究凸透鏡的成像規(guī)律。凸透鏡的焦點為F,要想在

光屏上得到的像最大，蠟燭應(yīng)放在透鏡左邊的（）

A

abcFF

U

A.a處B.b處C.c處D.F處

9.（2023?順義區(qū)二模）現(xiàn)代生活中，人們由于長時用眼而導(dǎo)致視力下降。圖中關(guān)于近視眼及其矯

A.甲和丙

10.（2023?葉縣模擬）“洛陽牡丹甲天下”，小明用照相機拍攝了同一朵“二喬”（洛陽著名的牡丹

品種之一）的兩張照片，如圖甲、乙所示。下列說法正確的是（）

甲乙

A.小明的照相機與投影儀在使用時利用的成像規(guī)律相同

B.小明使用的照相機鏡頭與近視鏡的鏡片為同一種透鏡

C.在拍攝乙圖時，牡丹花的像較大，可能是虛像

D.照相機焦距一定，拍攝乙圖照片時，照相機離“二喬”牡丹較近

11.（2024?福建模擬）如圖1所示，小華拿出手機對著關(guān)閉的屏幕，看到了自己的（選填

“虛”或“實”）像。開啟手機利用相機功能進行拍照時，通過鏡頭成（選填“正立”

或“倒立”）縮小的實像。由于不合理使用手機，小華患上了近視眼，圖2（選填“甲”

12.（2023?吉林模擬）如圖是某村第一書記為當(dāng)?shù)靥禺a(chǎn)直播帶貨的情景。直播使用的手機攝像頭成

的是（選填“縮小”或“放大”）的實像；為了使網(wǎng)友看清商品細(xì)節(jié)，應(yīng)將商品

—（選填“靠近”或“遠(yuǎn)離”）手機攝像頭。

13.（2023?單縣二模）小明的奶奶得了“老花眼”，但又不方便佩戴眼鏡，小明送給奶奶一個放大

鏡，奶奶借助這個放大鏡能夠看清楚書上的文字，如圖所示，此時奶奶看到的是一個正立、放

大的（選填“實像”或“虛像”）。為了模擬上述現(xiàn)象，小明利用一個焦距為10cm的

凸透鏡，蠟燭和光具座等器材進行實驗，他先將蠟燭固定在光具座上50cm刻線處，如圖所示,

接下來他應(yīng)將凸透鏡放置在光具座上的A、B、C三點中的點處，然后再從透鏡的—

（選填“左”或“右”）側(cè)用眼睛觀察蠟燭燭焰的像，該像（選填"能”或“不能”）

用光屏承接到。

14.（2023?江門三模）小明在“探究凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中，記錄并繪制了像到凸透鏡的距離

v跟蠟燭到凸透鏡的距離u之間關(guān)系的圖像，如圖所示。凸透鏡的焦距是cm,當(dāng)口=

15cm時成（選填“放大”“縮小”或“等大”）的像，把蠟燭從距凸透鏡15cm處移

動到20cm處的過程中，像逐漸（選填“變大”或“變小”）。

15.（2023?海拉爾區(qū)模擬）如圖所示，小明透過水滴狀的魚肝油膠囊觀察積木，發(fā)現(xiàn)上面的數(shù)字“9”

變成了“6”，則此像是（選填“虛”或“實”）像；若想讓“6”變大一些，可將積木與

膠囊的距離（選填“增大”、“減小”或“不變”）。

16.（2024?鞍山模擬）為探究凸透鏡成像規(guī)律，小明和同學(xué)利用桌上兩個玻璃凸透鏡（A、B）實

驗，A、B兩凸透鏡的焦距分別為10cm和20cm。

（1）小明將其中一塊凸透鏡放在光具座上，當(dāng)凸透鏡及光屏的位置如圖甲所示時，恰能在光屏

上得到一個清晰的像。由圖可知他選擇的凸透鏡為（選填"A”或"B”）

（2）實驗前，要調(diào)整凸透鏡、光屏和燭焰的高度，使它們的中心在同一高度，目的是

（3）如圖所示，蠟燭在光具座上20cm處向左移動到C處，為在光屏上再次成清晰的像，他應(yīng)將

光屏向（選填“左”或“右”）移動。

（4）為了探究近視眼和遠(yuǎn)視眼的成因，小明和同學(xué)課后利用透明橡皮膜、注射器、乳膠管、止

水夾等器材制成凹、凸形狀可改變的液體透鏡。當(dāng)蠟燭、光屏和液體透鏡如圖乙放置，光屏上出

現(xiàn)清晰的燭焰像，此燭焰像應(yīng)是（選填“放大”、“縮小”或“等大”）的實像。用注射

器向橡皮膜注水，改變液體透鏡的凸起程度，發(fā)現(xiàn)光屏上的燭焰像模糊了，若把蠟燭逐漸靠近凸

透鏡時，光屏上的像又清晰了，說明液體透鏡注水后，成的像將（選填“靠近”、“遠(yuǎn)離”）

凸透鏡，此實驗說明了（選填“近視”或“遠(yuǎn)視”）眼的成因。

甲乙

17.（2023?太原模擬）在探究“凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中、圓夢小組將焦距為10cm的凸透鏡固

定在光具座50cm處、進行了如下實驗。

（1）調(diào)節(jié)實驗器材的高度時、蠟燭（選填“需要”或“不需要”）點燃。

（2）如圖是某次實驗時的情景，此時燭焰在光屏上成清晰的像，應(yīng)用此成像原理可制成

—（選填“照相機”“投影儀”或“放大鏡”）。將蠟燭移到25cm刻度線處，保持凸透鏡的位置

不變，為了再次得到清晰的像。應(yīng)該向（選填“左”或“右”）移動光屏。

（3）實驗結(jié)束后，小組同學(xué)交流討論，小陽建議用發(fā)光二極管代替蠟燭進行實驗，你認(rèn)為這樣

做的好處是o

18.（2023?平潭縣模擬）小宋進入實驗室準(zhǔn)備探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗時，恰好看到窗戶通過凸

透鏡在光屏上所成的清晰的像，如圖甲所示，此時凸透鏡和光屏分別在光具座的50cm、61cm

刻度線處，如圖乙所示。

|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||

OcmlO2030405060708090100

甲乙

（1）圖甲光屏上窗戶的像是倒立、的實像，生活中就是應(yīng)用這一成像原理

工作。如果實驗室只有焦距為“10cm”和