第五章透鏡及其應用第1節透鏡解析1.我國西漢時期的《淮南萬畢術》記載：“削冰令圓，舉以向日，以艾承其影，則火生。”這是利用冰透鏡對日聚焦取火的最早記載。如圖所示，假設F為冰透鏡的焦點，請你在圖中完成光路。根據凸透鏡對光的三條特殊光線可知，平行于主光軸的光線經凸透鏡后向焦點會聚，如圖所示：解析2.一束光通過透鏡的光路如圖所示，哪幅圖是正確的?說明你的理由。甲．平行于凸透鏡主光軸的光線經凸透鏡折射后會聚于凸透鏡的焦點，故甲圖正確。乙．經過凸透鏡的光線經凸透鏡折射后，平行于主光軸射出，故乙圖錯誤。丙．經過凹透鏡的光線經凹透鏡折射后，反向延長線過凹透鏡另一側的焦點，故丙圖錯誤。丁．平行于凹透鏡主光軸的光線經凹透鏡折射后，其反向延長線經過凹透鏡另一側的焦點，故丁圖錯誤。所以甲圖正確。解析3.根據入射光線和折射光線，在圖中的虛線框內畫出適當類型的透鏡。左圖中與主光軸平行的光線經透鏡后變得發散，因此該透鏡對光線起發散作用，為凹透鏡；右圖中會聚的光線經透鏡折射后變得與主光軸平行，因此該透鏡對光線起發散作用，為凹透鏡，如圖所示。解析4.同種材料制成的甲、乙兩個凸透鏡的焦距分別為2cm和3cm，如圖所示。請在圖中畫出平行光分別通過它們之后的光線。哪個凸透鏡使光偏折得更顯著些?平行于主光軸的光，經過凸透鏡折射后會聚在焦點上，如圖所示：甲透鏡比乙透鏡的焦距更小，則甲使光偏折的更顯著些。解析5.要想利用凸透鏡使小燈泡發出的光變成平行光，應該把小燈泡放在凸透鏡的什么位置？試試看。在解決這個問題的時候，你利用了前面學過的什么知識?把小燈泡放在凸透鏡的焦點上，小燈泡發出的光通過凸透鏡折射后形成平行光。利用了凸透鏡可使平行于主光軸的光會聚于焦點和光路的可逆性。解析6.據新聞報道，一輛家用轎車在太陽下“自燃”。調查發現，火災是由放在儀表盤上方防滑墊上的瓶裝水引發的。瓶裝水是怎樣引發火災的?我們在森林中游玩時應該如何處理沒有喝完的瓶裝水?裝有水的礦泉水瓶相當于一個凸透鏡，中間厚邊緣薄；由于凸透鏡對光線的會聚作用，射入車內的光線經礦泉水瓶折射后集中于它的焦點上，時間一長正好使放置于此處的物品起火。我們在森林中游玩時應該把沒有喝完的瓶裝水，把水倒掉后，丟棄在垃圾桶內。第2節生活中的透鏡解析1.照相機的鏡頭相當于一個凸透鏡，圖5.2-2甲中的樹在照相機的膠片上所成的像有什么特點?照相機利用了物距在大于二倍焦距時，凸透鏡能成倒立、縮小的像的規律。所以樹在照相機的膠片上所成的像是倒立、縮小的實像。解析2.凸透鏡是很多光學儀器的主要元件。請說出照相機、投影儀所成的像都有哪些相同點和不同點。照相機、投影儀所成的像相同點有：都是倒立的實像。不同點有：照相機所成的像是倒立、縮小的實像；投影儀所成的像是倒立、放大的實像。解析3.許多博物館會在較為精巧的文物前放置凸透鏡，如圖所示。通過凸透鏡看到的像是什么樣的?像在凸透鏡的哪一側?精巧的文物前放置的凸透鏡起放大鏡的作用，文物放在焦點之內，通過凸透鏡看到的是正立、放大的虛像，像與物在凸透鏡的同一側。解析4.請你利用本節“想想做做”中自制的模型照相機，說一說在使用時，如果想讓像變大一些，應該怎么操作?想讓像變大一些，需要使照相機靠近被拍攝的物體，同時鏡頭向前伸，以增大暗箱長度（像距）。解析5.生活中我們看到的像，有實像也有虛像。例如，電影幕布上的像是實像，鏡子中的像是虛像。請你再各舉出一個生活中能看到的實像和虛像的例子。看電影時看到屏幕上的像就是實像。看到水中的魚就是虛像。第3節凸透鏡成像的規律解析1.請分別說一說照相機、投影儀、放大鏡是如何應用凸透鏡成像的規律工作的。照相機利用了物距大于2倍焦距時，物體通過凸透鏡成倒立、縮小的實像的規律；投影儀利用了物距大于1倍焦距小于2倍焦距時，物體通過凸透鏡成倒立、放大的實像的規律；放大鏡利用了物距小于1倍焦距時，物體通過凸透鏡成正立、放大的虛像的規律。解析2.找一個圓柱形的玻璃瓶，里面裝入水。把一支鉛筆放在玻璃瓶的一側，透過玻璃瓶，可以看到這支筆。如果把筆由靠近玻璃瓶的位置向遠處慢慢地移動，你會看到什么現象？實際做一做，驗證你的猜想。裝水的玻璃瓶相當于一個凸透鏡。當鉛筆由靠近玻璃瓶的位置向遠處慢慢移動時，透過玻璃瓶會看到鉛筆尖逐漸變長，到某一位置時，鉛筆會突然改變方向。當筆尖離的玻璃瓶較近時玻璃瓶相當于放大鏡，成正立放大的虛像，當離的玻璃瓶較遠時成倒立縮小的實像；當鉛筆由靠近凸透鏡的位置逐漸遠離的過程中，透過透鏡會看到鉛筆逐漸變大，但形狀保持不變，當到達某一位置時，由正立的虛像變為倒立的實像，鉛筆尖也會改變方向，繼續移動像逐漸變短變小。解析3.某同學用放大鏡觀賞郵票。如果想讓像變得更大一些，他應該怎樣做?放大鏡是凸透鏡，由凸透鏡成像規律可知，是成正立、放大的虛像，物距小于一倍焦距。當物距變大時，像會變大，所以如果他想看到更大點的像，那么應該將放大鏡適當遠離郵票，增大物距。解析4.一位同學利用類似所示的器材做實驗，先用焦距為20cm的透鏡甲進行實驗，在屏上得到了清晰的縮小的實像。接下來他想改用焦距為10cm的透鏡乙繼續進行實驗。如果不改變發光體和凸透鏡的位置，還想在光屏上得到縮小的實像，透鏡乙應該放在透鏡甲的左側還是右側？先用焦距為20cm的透鏡甲進行實驗，在屏上得到了清晰的縮小實像，說明物距大于二倍焦距；改用焦距為10cm的透鏡乙繼續進行實驗，不改變發光體和凸透鏡的位置，還想在光屏上得到縮小的實像，此時物距仍然大于二倍焦距，像距應大于一倍焦距小于二倍焦距，即清晰的像在光具座上50cm?60cm之間，所以透鏡乙應該向右移動，即放在透鏡甲的右側。

5.實驗小組的同學通過實驗探究凸透鏡成像的規律。實驗器材有：一個凸透鏡、光屏、高度為3.0cm的光源和刻度尺。實驗時，物距從4.0cm開始，每次增加2.0cm。下表是他們記錄的物距、像距、像的高度和正倒情況。（1）實驗中怎樣判斷實像是放大的還是縮小的?（2）請根據表中數據判斷該凸透鏡的焦距是多少？（3）在這個實驗中，要使所成的像為虛像，光源的位置應在哪個范圍?解析（1）判斷實像是放大的還是縮小的方法：比較像的高度與光源的高度即可。若像的高度大于光源的高度，則像就是放大的；若像的高度小于光源的高度，則像就是縮小的；若像的高度等于光源的高度，則像與物是等大的。（2）當物距為22cm時，凸透鏡成倒立縮小的實像，則物距u>2f，22cm>2f，f<11cm；當物距為18cm時，凸透鏡成倒立放大的實像，則物距f<u<2f，f<18cm<2f，即9cm<f<18cm；根據上述結果可得：9cm<f<11cm。當物距為20cm時，凸透鏡成倒立等大的實像，則物距u=2f，所以該凸透鏡的焦距為10cm。（3）在這個實驗中，要使所成的像為虛像，物距小于焦距10cm，所以光源的位置所在范圍4.0cm?10.0cm。解析6.某同學在做探究凸透鏡成像規律的實驗中，在光屏上得到發光物體清晰的像，但他不小心用手指尖觸碰到了凸透鏡，這時光屏上會出現怎樣的情況？有人認為，光屏上會有指尖的像；也有人認為，并屏上會出現指尖的影子。你是怎樣認為的？既沒有指尖的像，也沒有指尖的影子。依據凸透鏡成像規律，當手指指尖觸摸到了凸透鏡，物距接近于零，u<f，成虛像，在光屏不會出現；影子是光的直線傳播形成的，手指指尖觸摸到了凸透鏡，會減少凸透鏡會聚的光線數量，使發光體在光屏上的像變暗，但是不會有影子出現。解析7.在天安門廣場某處，某同學想拍攝天安門城樓的全景，但發現在該位置無論如何調節，都只能從觀景框中看到城樓的一部分。請你利用本節課學到的知識，幫他想想辦法。應如何做，才能拍攝到天安門城樓的全景?請說明理由。只能從觀景框中看到城樓的一部分，說明像大了，鏡頭離城樓過近，應該將鏡頭適當遠離天安門城樓，以增大物距，使所成的像變小，并同時縮短暗箱的長度。第4節眼睛和眼鏡解析1.晶狀體和角膜的共同作用相當于一個凸透鏡。當我們看遠處或近處的物體時，這個凸透鏡的焦距有什么不同?圖模擬的是近視眼還是遠視眼看遠處物體的成像情況?應該用什么透鏡矯正?配鏡矯正時，應看遠處的物體還是近處的物體?人眼晶狀體的曲度可以調節，當看遠處物體時，睫狀體放松，晶狀體變薄，焦距變大，折光能力變弱，使像成在視網膜上；當看近處的物體時，睫狀體收縮，晶狀體變厚，折光能力變強，即焦距變小，也能使像成在視網膜上。圖中來自遠處的光會聚在視網膜前，模擬的是近視眼看遠處物體的成像情況，應該用凹透鏡矯正，配鏡矯正時，應看遠處的物體。2.某同學想進一步了解遠視眼矯正的原理，于是利用探究凸透鏡成像規律的裝置進行實驗。他將凸透鏡和光屏的位置固定，移動發光物體，在光屏上得到了清晰的像。（1）如果要模擬遠視眼，他應該怎樣移動光屏?（2）如果要模擬遠視眼的矯正，他在移動光屏后，保持發光物體、凸透鏡和光屏的位置不變，那么在發光物體和凸透鏡之間放置一個什么透鏡才能使光屏上再次出現清晰的像?解析（1）遠視眼的晶狀體太薄，折光能力太弱，來自近物的像成在視網膜的后面，如果要模擬遠視眼，他應該向右移動光屏。（2）如果要模擬遠視眼的矯正，他在移動光屏后，保持發光物體、凸透鏡和光屏的位置不變，那么在發光物體和凸透鏡之間應該放置一個凸透鏡，使物體的光先會聚一些，才能使光屏上再次出現清晰的像。解析3.細心的小明觀察到爺爺看報紙時會戴著眼鏡，而看電視時又會摘下眼鏡。因此，小明判斷爺爺戴的是老花鏡。請你說說小明是怎樣判斷的。爺爺看報紙時會戴著眼鏡，看電視時又會摘下眼鏡。表明小明的爺爺能看清遠處的物體，不能看清近處的物體．小明爺爺的眼睛是遠視眼，戴的是老花鏡。解析4.6月6日是全國愛眼日。根據你的觀察和了解，生活中有哪些不當的用眼習慣會導致近視?提出兩條預防近視的措施。生活中有很多不當的用眼習慣會導致近視，?以下是一些常見的因素：?長時間使用電子產品：?長時間盯著電腦、?手機等屏幕，?會導致