【本講教育信息】

一. 教學(xué)內(nèi)容：

§6－3生活中的透鏡 §6－4眼睛和眼鏡

［教學(xué)過程］

一、生活中的透鏡：

（1）照相機(jī)原理：

當(dāng)物距u＞2f時，像距f＜v＜2f成倒立縮小的實(shí)像。

（2）幻燈機(jī)和投影儀原理：

當(dāng)物距2f＞u＞f，像距v＞2f成倒立放大的實(shí)像。

（3）放大鏡原理：

當(dāng)物距 u＜f，像距v ＜0成正立放大虛像且像和物在同側(cè)。

（4）顯微鏡

（5）望遠(yuǎn)鏡:

下圖為伽利略望遠(yuǎn)鏡原理光路圖。

此圖為開普勒望遠(yuǎn)鏡原理光路圖,

廣義上的望遠(yuǎn)鏡不僅僅包括工作在可見光波段的光學(xué)望遠(yuǎn)鏡，還包括射電，紅外，紫外，X射線，甚至γ射線望遠(yuǎn)鏡。我們探討的只限于光學(xué)望遠(yuǎn)鏡。

1609年，伽利略制造出第一架望遠(yuǎn)鏡，至今已有近四百年的歷史，其間經(jīng)歷了重大的飛躍，根據(jù)物鏡的種類可以分為三種：

（1）折射望遠(yuǎn)鏡

折射望遠(yuǎn)鏡的物鏡由透鏡或透鏡組組成?！?/SPAN>伽利略發(fā)明的望遠(yuǎn)鏡在人類認(rèn)識自然的歷史中占有重要地位。它由一個凹透鏡（目鏡）和一個凸透鏡（物鏡）構(gòu)成。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，能直接成正像。但自從開普勒望遠(yuǎn)鏡發(fā)明后此種結(jié)構(gòu)已不被專業(yè)級的望遠(yuǎn)鏡采用，而多被玩具級的望遠(yuǎn)鏡采用，所以又被稱做觀劇鏡。

開普勒望遠(yuǎn)鏡：原理由兩個凸透鏡構(gòu)成。由于兩者之間有一個實(shí)像，可方便的安裝分劃板，并且各種性能優(yōu)良，所以目前軍用望遠(yuǎn)鏡，小型天文望遠(yuǎn)鏡等專業(yè)級的望遠(yuǎn)鏡都采用此種結(jié)構(gòu)。但這種結(jié)構(gòu)成像是倒立的，所以要在中間增加正像系統(tǒng)。

（2）反射望遠(yuǎn)鏡

該類鏡最早由牛頓發(fā)明，其物鏡是凹面反射鏡，沒有色差，而且將凹面制成旋轉(zhuǎn)拋物面即可消除球差。凹面上鍍有反光膜，通常是鋁。反射望遠(yuǎn)鏡鏡筒較短，而且易于制造更大的口徑，所以現(xiàn)代大型天文望遠(yuǎn)鏡幾乎無一例外都是反射結(jié)構(gòu)。

反射望遠(yuǎn)鏡的結(jié)構(gòu)里，除了主物鏡外，還裝有一或幾個小的反射鏡，用來改變光線方向，便于安裝目鏡。

（3）折反射望遠(yuǎn)鏡。

折反射望遠(yuǎn)鏡的物鏡是由折射鏡和反射鏡組合而成。主鏡是球面反射鏡，副鏡是一個透鏡，用來矯正主鏡的像差。此類望遠(yuǎn)鏡視場大，光力強(qiáng)，適合觀測流星，彗星，以及巡天尋找新天體。

二、眼睛和眼鏡：

人的眼睛近似球形，位于眼眶內(nèi)。正常成年人其前后徑平均為24mm，垂直徑平均23mm。最前端突出于眶外12－－14mm，受眼瞼保護(hù)。眼球包括眼球壁、眼內(nèi)腔和內(nèi)容物、神經(jīng)、血管等組織。

正常眼

（一）1. 什么是近視眼

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。

2. 成因：

①軸性近視：是指眼軸較長而眼的屈光力正常，這是最常見的一種近視。常見的軸性近視與發(fā)育和遺傳有關(guān)，不良的衛(wèi)生習(xí)慣加速發(fā)展，如閱讀時燈光照明不合理，坐姿不端正，距書本及工作目標(biāo)太近，以及過度用眼等。

②屈光性近視：是指眼軸正常但眼的屈光力增強(qiáng)。（在無調(diào)節(jié)狀態(tài)下平行光線經(jīng)眼屈光系統(tǒng)屈折后，不能準(zhǔn)確聚焦于視網(wǎng)膜上，就稱為屈光不正。 聚焦在視網(wǎng)膜之前為近視，在視網(wǎng)膜之后為遠(yuǎn)視。）

3. 矯正方案：

（二）1. 什么是遠(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。

2. 遠(yuǎn)視眼形成的原因主要是：

（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. 矯正方案：

（注：老花眼和遠(yuǎn)視眼是一回事嗎？

老花眼是因年老后水晶體（晶狀體）硬化或部分硬化，對光感調(diào)節(jié)不足，致使進(jìn)來的光線的焦點(diǎn)不能準(zhǔn)確聚集在視網(wǎng)膜上，而落在視網(wǎng)膜后面，使近視或閱讀不清楚。

老花眼，是隨人的年齡增長而衰老的生理現(xiàn)象，它并不屬于屈光不正范疇之內(nèi)。而遠(yuǎn)視眼，則是屈光不正的一種。）

【典型例題】

例1.一支蠟燭的燭焰與凸透鏡的距離是20厘米，在另一側(cè)光屏上得到與燭焰等大的像，移動蠟燭與凸透鏡的距離為u則（ ）

A. 當(dāng)u＝22厘米時，凸透鏡成縮小實(shí)像

B. 當(dāng)u＝11厘米時，凸透鏡成放大虛像

C. 當(dāng)u＝15厘米時，凸透鏡成放大實(shí)像

D. 當(dāng)u＝8厘米時，凸透鏡成放大實(shí)像

分析與解答：由于光屏上得到與燭焰等大的像，可知u＝2f，即20厘米＝2f，所以f＝10厘米，當(dāng)u＝22厘米時，滿足u＞2f，能成倒立縮小的實(shí)像；當(dāng)u＝11厘米和u＝15厘米時，滿足f＜u＜2f，能成倒立放大實(shí)像；當(dāng)u＝8厘米時，滿足u＜f，能成正立放大虛像。所以正確答案為A、C。

例2. 某同學(xué)將一支點(diǎn)燃的蠟燭放在距凸透鏡15cm處時，在光屏上得到一個縮小的像．當(dāng)蠟燭距透鏡9cm時，在光屏上得到一個放大的像。這個凸透鏡的焦距可能是（ ）

A. 10 cm B. 8 cm C. 6 cm D. 4 cm

分析與解答：在理解物距與焦距關(guān)系的基礎(chǔ)上，就可以得到答案。

解：u＝15cm時，是縮小實(shí)像　　

∴　u＞2f　15 cm＞2f　f＜7.5 cm　　

又知u＝9cm時，是放大實(shí)像

∴　f＜9 cm＜2f　f＞4.5 cm

綜合兩個不等式得：4.5cm＜f＜7.5 cm　

∴　選C

例3. 在做“研究凸透鏡成像”的實(shí)驗(yàn)時，當(dāng)把點(diǎn)燃的蠟燭放到距離凸透鏡20cm遠(yuǎn)處時，小新看到了燭焰放大的像，他所用的凸透鏡的焦距可能是（ ）

A. 40cm B.30cm C. 15cm D. 10cm

分析與解答：小新看到了燭焰放大的像，說明有兩種情況：一種為倒立放大的實(shí)像，一種為正立放大的虛像。當(dāng)物體在一倍焦距以內(nèi)，在凸透鏡的同側(cè)成正立放大的虛像，所以答案B正確；當(dāng)物體在一倍焦距和二倍焦距之間，在凸透鏡的另一側(cè)成倒立放大的實(shí)像，即f<u<2f

也就是f<20cm<2f，解得焦距的范圍是10cm<f<20cm，顯然答案C.也是正確的。

∴　選B、C

例4. 現(xiàn)在許多人在旅游時都喜歡使用一種小型自動照相機(jī)，俗稱“傻瓜機(jī)”。這種照相機(jī)只要裝上電池和膠卷就能隨時使用。要想拍照時，只需打開鏡頭蓋子，對著要拍攝的景物不用調(diào)焦也不用調(diào)光圈，只要按一下按鈕就能拍下所需的照片。下面是該種照相機(jī)的實(shí)物圖和部件名稱。請回答下列問題。

（1）照相機(jī)的“鏡頭”相當(dāng)于一個 。

（2）“軟片室”內(nèi)放置的是什么？

（3）照相機(jī)所成的像是怎樣的。

分析與解答：照相機(jī)的“鏡頭”相當(dāng)于一個凸透鏡；“軟片室”內(nèi)放置的是感光膠片；根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律：當(dāng)u>2f時，則在凸透鏡的另一側(cè)成倒立、縮小、實(shí)像，所以照相機(jī)所成的像是倒立的、縮小的實(shí)像。

例5. 某人照完半身像，想再利用同一個照相機(jī)照一張全身像，這時他應(yīng)該離相機(jī)遠(yuǎn)些還是近些？同時調(diào)節(jié)調(diào)焦環(huán)，使膠片遠(yuǎn)離鏡頭還是靠近鏡頭？

分析與解答：從拍半身像改為拍全身像，實(shí)際上像縮小了，此時像距應(yīng)該縮小，同時增大物距。

解答：人應(yīng)該遠(yuǎn)離相機(jī)，同時使膠片靠近鏡頭。

例6. 小明同學(xué)在校門前給全班同學(xué)照集體像，發(fā)現(xiàn)兩邊的兩個同學(xué)照不上，請幫助他解決這個問題。

分析與解答：若使兩個同學(xué)的像再進(jìn)入底片內(nèi)，全班同學(xué)的像就要縮小了。

根據(jù)凸透鏡成像時，物距增大，像距減小，像也減小的規(guī)律進(jìn)行調(diào)節(jié)。只要小明向后退一些增大物距，同時縮短鏡頭與膠片的距離來減小像距，就可以把全班同學(xué)都照進(jìn)去了。

解答：請小明往后退一些，同時縮短鏡頭與膠片的距離，就能把全班同學(xué)都照上了

例7. 放映幻燈時，要想使屏幕上出現(xiàn)放大的“上”字，幻燈片的插法應(yīng)選用圖中的 （ ）

分析與解答：根據(jù)幻燈機(jī)成像的原理：當(dāng)物距2f＞u＞f，才能成倒立放大的實(shí)像，要想使屏幕上出現(xiàn)放大的“上”字，則幻燈片應(yīng)倒著插，即將A圖中的“上”字倒過來就變成了B圖中的字了。所以選擇答案B。

例8. ①人的眼睛像一架照相機(jī)，________相當(dāng)于照相機(jī)的鏡頭，________相當(dāng)于照相機(jī)內(nèi)的膠片。（晶狀體，視網(wǎng)膜）

②產(chǎn)生近視眼的原因之一是晶狀體太厚，來自遠(yuǎn)處某點(diǎn)的光會聚在視網(wǎng)膜__________，到達(dá)視網(wǎng)膜上的是一個模糊的光斑?？梢岳?/SPAN>_______鏡能使光線__________的特點(diǎn)來矯正。（前，凹透，發(fā)散）

③遠(yuǎn)視眼是由于來自近處某點(diǎn)的光還沒有會聚到一點(diǎn)就到達(dá)__________了。我們可以利用_______鏡能使光線___________的特點(diǎn)來矯正。（視網(wǎng)膜，凸透，會聚）

④正常人眼的明視距離為________cm；要從平面鏡中看到自己的臉部，平面鏡到人臉的距離最好是_______cm。 （25，12.5）

【模擬試題】（答題時間：70分鐘）

一、選擇題：

1. 當(dāng)光從空氣斜射到水面時，則 （ ）

A. 只發(fā)生折射，且折射角小于入射角．

B. 只發(fā)生折射，且折射角大于入射角．

C. 既有反射，又有折射，且折射角小于入射角．

D. 既有反射，又有折射，且折射角大于入射角

2. 下述哪種情況下成的是虛像？（ ）

A. 照相機(jī)中底片上形成的畫面。

B. 放幻燈時，屏幕上出現(xiàn)的畫面。

C. 做小孔成像實(shí)驗(yàn)時，塑料布屏上形成的畫像。

D. 從池塘中看到的游魚．

3. 一條光線從三棱鏡的一個側(cè)面射入，從另一個側(cè)面射出，如圖所示的四個光路可能正確的是（ ）

4. 在凸透鏡成像中，放大實(shí)像和縮小實(shí)像的轉(zhuǎn)換點(diǎn)在 （ ）

A. 焦點(diǎn)處 B. 一半焦距處 C. 2倍焦距處 D. 無法確定

5. 與電影放映機(jī)成像原理相當(dāng)?shù)膬x器是（ ）

A. 照相機(jī) B. 放大鏡 C. 投影儀 D. 潛望鏡

6. 在“研究凸透鏡成像”的實(shí)驗(yàn)中，我們發(fā)現(xiàn) （ ）

A. 放大的像都是虛像 B. 實(shí)像都是縮小的

C. 倒立的像都是縮小的 D. 縮小的像都是倒立的．

7. 放映幻燈時，幻燈片到鏡頭距離為10厘米，屏幕上得到正立、放大的像，若幻燈片距鏡頭為3厘米時，屏幕上將 （ ）

A. 得到正立、縮小的像。 B. 得到正立、放大的虛像。

C. 得到一個小的光斑。 D. 不能在屏幕上看到像。

8. 如圖是常見的視力缺陷成像情況，則下列說法正確的是（ ）

A. 甲圖表示的是近視眼，乙圖表示是遠(yuǎn)視眼

B. 甲圖表示的是遠(yuǎn)視眼，乙圖表示是近視眼

C. 甲、乙兩圖都表示的是近視眼

D. 甲、乙兩圖都表示的是遠(yuǎn)視眼

9. 在離焦距是15厘米的凸透鏡的正前方100厘米處,一物體以10厘米/秒的速度向凸透鏡靠攏，運(yùn)動8秒鐘時物體所成的像是（ ）

A. 倒立放大的實(shí)像 B. 倒立縮小的實(shí)像

C. 正立放大的虛像 D. 等大倒立的實(shí)像

10. （多選）光線從一種透明物質(zhì)進(jìn)入另一種透明物質(zhì)時，下列說法中正確的是 [ ]

A. 光線的傳播方向一定會發(fā)生改變．

B. 光線的傳播方向不一定發(fā)生改變．

C. 當(dāng)光線從水中斜射進(jìn)入空氣時，折射角大于入射角．

D. 當(dāng)光線從空氣斜射進(jìn)入玻璃時，折射角小于入射角．

二、填空題：

11. 折射：光從一種介質(zhì) 另一種介質(zhì)時，在介質(zhì)表面發(fā)生 的現(xiàn)象叫折射。

現(xiàn)象：斜插入水中的筷子看起來 彎；潛水員從水中看岸上的樹木 （偏高、偏低、不變）。（不論從水中向岸上看還是從岸上向水里看，像位置比物體位置偏上）

12. 凸透鏡有 個 焦點(diǎn)，對光線起 作用；凹透鏡有 個 焦點(diǎn)，對光線起 作用

13. 如圖所示，凸透鏡正對著太陽光，紙?jiān)谒牧硪粋?cè)可以來回移動，紙上得到的光斑距凸透鏡15cm，要想利用這個凸透鏡成縮小的實(shí)像，物體到凸透鏡的距離應(yīng)該________。

14. 一個凸透鏡的焦距是10厘米，若用它觀察郵票上的小字，則郵票到透鏡的距離應(yīng)_________10厘米（選填“小于”、“大于”或“等于”）

15. 如圖所示是一臺投影機(jī)的示意圖．其中A是 ，A的作用是 ；B是 ，B的作用是 。

16. 老花眼鏡是________透鏡，它的“度數(shù)”等于它的焦距（用m作單位）的倒數(shù)乘100，小明拿著爺爺?shù)难坨R，測得其焦距為25cm，小明爺爺眼鏡的“度數(shù)”為_________度。

17. 通常的望遠(yuǎn)鏡（或顯微鏡）可看作是由兩個透鏡組成，靠近眼睛的透鏡叫做_________，靠近被觀察物體的透鏡叫做_________。

18. 把一個物體放在甲凸透鏡前40厘米處，移動另一側(cè)的光屏，可在光屏上得到一個與物體等大的像，再將此物體放在乙凸透鏡前15厘米處，移動另一側(cè)的光屏得不到像，而且也觀察不到虛像，則甲、乙兩個凸透鏡的焦距之比是 。

三、實(shí)驗(yàn)題

19. 某同學(xué)在做“研究凸透鏡成像”的實(shí)驗(yàn)時：

（1）先把凸透鏡正對著太陽，移動透鏡，在地上得到一個亮點(diǎn)，并用刻度尺測出亮點(diǎn)到凸透鏡的距離，這樣做是為了______。實(shí)驗(yàn)時，應(yīng)把凸透鏡、蠟燭焰、光屏放在光具座上，使凸透鏡、燭焰、光屏的中心在同一高度，目的是使______的像成在______。

（2）圖中畫出研究凸透鏡成像規(guī)律的光具座，請?jiān)诠饩咦系姆嚼ㄌ柪锾钊朐撐恢脩?yīng)安放的實(shí)驗(yàn)器材的名稱。

四、作圖題

20. 一束光線在空氣中，射向半圓形玻璃磚，O為圓心，在玻璃磚直徑一側(cè)涂有反射層，如圖所示，試畫出光線進(jìn)入玻璃磚后的傳播情況。

21. 下圖中畫出了光線通過透鏡前后的傳播方向，試在圖中填上適當(dāng)類型的透鏡。

22. 畫出圖中光線通過透鏡后的傳播方向。

五、簡答題：

23. 老花鏡的“度數(shù)”等于它的焦距的倒數(shù)乘100。請?jiān)O(shè)計(jì)一個測老花鏡度數(shù)的最簡單的方法。要求寫出所用器材、操作步驟和計(jì)算公式。

【試題答案】

1. C 2. D 3. C 4. C 5. C 6. D 7. D

8. A 9. A 10. BCD

11. 斜射入 偏折 變 偏高

12. 兩 實(shí) 會聚 兩 虛 發(fā)散

13. 大于30厘米

14. 小于

15. 平面鏡 改變光路 凸透鏡 成倒立放大的實(shí)像

16. 凸 400

17. 目鏡，物鏡

18. 4：3

19. （1）測出凸透鏡的焦距（或估測凸透鏡的焦距）燭焰 光屏中間

（2）蠟燭 凸透鏡 光屏

20. 21.

22.

23. 器材：刻度尺。步驟：

（1）晴天把鏡片放在陽光下，使光線與鏡片垂直。

（2）調(diào)整鏡片與地面的距離，使地面上的光點(diǎn)（或光盤）最小，最清晰。

（3）以米為單位用刻度尺測量鏡面到地面上光點(diǎn)的距離，用f表示。

計(jì)算公式：鏡片度數(shù) 。