【本讲教育信息】
一. 教学内容：
§6－3生活中的透镜 §6－4眼睛和眼镜
［教学过程］
一、生活中的透镜：
（1）照相机原理：
当物距u＞2f时，像距f＜v＜2f成倒立缩小的实像。
（2）幻灯机和投影仪原理：
当物距2f＞u＞f，像距v＞2f成倒立放大的实像。
（3）放大镜原理：
当物距 u＜f，像距v ＜0成正立放大虚像且像和物在同侧。
（4）显微镜
（5）望远镜:
下图为伽利略望远镜原理光路图。
此图为开普勒望远镜原理光路图,
广义上的望远镜不仅仅包括工作在可见光波段的光学望远镜，还包括射电，红外，紫外，X射线，甚至γ射线望远镜。我们探讨的只限于光学望远镜。
1609年，伽利略制造出第一架望远镜，至今已有近四百年的历史，其间经历了重大的飞跃，根据物镜的种类可以分为三种：
（1）折射望远镜
折射望远镜的物镜由透镜或透镜组组成。 伽利略发明的望远镜在人类认识自然的历史中占有重要地位。它由一个凹透镜（目镜）和一个凸透镜（物镜）构成。其优点是结构简单，能直接成正像。但自从开普勒望远镜发明后此种结构已不被专业级的望远镜采用，而多被玩具级的望远镜采用，所以又被称做观剧镜。
开普勒望远镜：原理由两个凸透镜构成。由于两者之间有一个实像，可方便的安装分划板，并且各种性能优良，所以目前军用望远镜，小型天文望远镜等专业级的望远镜都采用此种结构。但这种结构成像是倒立的，所以要在中间增加正像系统。
（2）反射望远镜
该类镜最早由牛顿发明，其物镜是凹面反射镜，没有色差，而且将凹面制成旋转抛物面即可消除球差。凹面上镀有反光膜，通常是铝。反射望远镜镜筒较短，而且易于制造更大的口径，所以现代大型天文望远镜几乎无一例外都是反射结构。
反射望远镜的结构里，除了主物镜外，还装有一或几个小的反射镜，用来改变光线方向，便于安装目镜。
（3）折反射望远镜。
折反射望远镜的物镜是由折射镜和反射镜组合而成。主镜是球面反射镜，副镜是一个透镜，用来矫正主镜的像差。此类望远镜视场大，光力强，适合观测流星，彗星，以及巡天寻找新天体。
二、眼睛和眼镜：
人的眼睛近似球形，位于眼眶内。正常成年人其前后径平均为24mm，垂直径平均23mm。最前端突出于眶外12－－14mm，受眼睑保护。眼球包括眼球壁、眼内腔和内容物、神经、血管等组织。
正常眼
（一）1. 什么是近视眼
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。
2. 成因：
①轴性近视：是指眼轴较长而眼的屈光力正常，这是最常见的一种近视。常见的轴性近视与发育和遗传有关，不良的卫生习惯加速发展，如阅读时灯光照明不合理，坐姿不端正，距书本及工作目标太近，以及过度用眼等。
②屈光性近视：是指眼轴正常但眼的屈光力增强。（在无调节状态下平行光线经眼屈光系统屈折后，不能准确聚焦于视网膜上，就称为屈光不正。 聚焦在视网膜之前为近视，在视网膜之后为远视。）
3. 矫正方案：
（二）1. 什么是远视眼
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。
2. 远视眼形成的原因主要是：
（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. 矫正方案：
（注：老花眼和远视眼是一回事吗？
老花眼是因年老后水晶体（晶状体）硬化或部分硬化，对光感调节不足，致使进来的光线的焦点不能准确聚集在视网膜上，而落在视网膜后面，使近视或阅读不清楚。
老花眼，是随人的年龄增长而衰老的生理现象，它并不属于屈光不正范畴之内。而远视眼，则是屈光不正的一种。）
【典型例题】
例1.一支蜡烛的烛焰与凸透镜的距离是20厘米，在另一侧光屏上得到与烛焰等大的像，移动蜡烛与凸透镜的距离为u则（ ）
A.
当u＝22厘米时，凸透镜成缩小实像
B.
当u＝11厘米时，凸透镜成放大虚像
C.
当u＝15厘米时，凸透镜成放大实像
D.
当u＝8厘米时，凸透镜成放大实像
分析与解答：由于光屏上得到与烛焰等大的像，可知u＝2f，即20厘米＝2f，所以f＝10厘米，当u＝22厘米时，满足u＞2f，能成倒立缩小的实像；当u＝11厘米和u＝15厘米时，满足f＜u＜2f，能成倒立放大实像；当u＝8厘米时，满足u＜f，能成正立放大虚像。所以正确答案为A、C。
例2. 某同学将一支点燃的蜡烛放在距凸透镜15cm处时，在光屏上得到一个缩小的像．当蜡烛距透镜9cm时，在光屏上得到一个放大的像。这个凸透镜的焦距可能是（ ）
A. 10
cm B.
8 cm C.
6 cm D.
4 cm
分析与解答：在理解物距与焦距关系的基础上，就可以得到答案。
解：u＝15cm时，是缩小实像
∴ u＞2f 15
cm＞2f f＜7.5
cm
又知u＝9cm时，是放大实像
∴ f＜9 cm＜2f f＞4.5
cm
综合两个不等式得：4.5cm＜f＜7.5
cm
∴ 选C
例3. 在做“研究凸透镜成像”的实验时，当把点燃的蜡烛放到距离凸透镜20cm远处时，小新看到了烛焰放大的像，他所用的凸透镜的焦距可能是（ ）
A. 40cm B.30cm C. 15cm D. 10cm
分析与解答：小新看到了烛焰放大的像，说明有两种情况：一种为倒立放大的实像，一种为正立放大的虚像。当物体在一倍焦距以内，在凸透镜的同侧成正立放大的虚像，所以答案B正确；当物体在一倍焦距和二倍焦距之间，在凸透镜的另一侧成倒立放大的实像，即f<u<2f
也就是f<20cm<2f，解得焦距的范围是10cm<f<20cm，显然答案C.也是正确的。
∴ 选B、C
例4. 现在许多人在旅游时都喜欢使用一种小型自动照相机，俗称“傻瓜机”。这种照相机只要装上电池和胶卷就能随时使用。要想拍照时，只需打开镜头盖子，对着要拍摄的景物不用调焦也不用调光圈，只要按一下按钮就能拍下所需的照片。下面是该种照相机的实物图和部件名称。请回答下列问题。
（1）照相机的“镜头”相当于一个
。
（2）“软片室”内放置的是什么？
（3）照相机所成的像是怎样的。
分析与解答：照相机的“镜头”相当于一个凸透镜；“软片室”内放置的是感光胶片；根据凸透镜成像规律：当u>2f时，则在凸透镜的另一侧成倒立、缩小、实像，所以照相机所成的像是倒立的、缩小的实像。
例5. 某人照完半身像，想再利用同一个照相机照一张全身像，这时他应该离相机远些还是近些？同时调节调焦环，使胶片远离镜头还是靠近镜头？
分析与解答：从拍半身像改为拍全身像，实际上像缩小了，此时像距应该缩小，同时增大物距。
解答：人应该远离相机，同时使胶片靠近镜头。
例6. 小明同学在校门前给全班同学照集体像，发现两边的两个同学照不上，请帮助他解决这个问题。
分析与解答：若使两个同学的像再进入底片内，全班同学的像就要缩小了。
根据凸透镜成像时，物距增大，像距减小，像也减小的规律进行调节。只要小明向后退一些增大物距，同时缩短镜头与胶片的距离来减小像距，就可以把全班同学都照进去了。
解答：请小明往后退一些，同时缩短镜头与胶片的距离，就能把全班同学都照上了
例7. 放映幻灯时，要想使屏幕上出现放大的“上”字，幻灯片的插法应选用图中的 （ ）
分析与解答：根据幻灯机成像的原理：当物距2f＞u＞f，才能成倒立放大的实像，要想使屏幕上出现放大的“上”字，则幻灯片应倒着插，即将A图中的“上”字倒过来就变成了B图中的字了。所以选择答案B。
例8. ①人的眼睛像一架照相机，________相当于照相机的镜头，________相当于照相机内的胶片。（晶状体，视网膜）
②产生近视眼的原因之一是晶状体太厚，来自远处某点的光会聚在视网膜__________，到达视网膜上的是一个模糊的光斑。可以利用_______镜能使光线__________的特点来矫正。（前，凹透，发散）
③远视眼是由于来自近处某点的光还没有会聚到一点就到达__________了。我们可以利用_______镜能使光线___________的特点来矫正。（视网膜，凸透，会聚）
④正常人眼的明视距离为________cm；要从平面镜中看到自己的脸部，平面镜到人脸的距离最好是_______cm。 （25，12.5）
【模拟试题】（答题时间：70分钟）
一、选择题：
1. 当光从空气斜射到水面时，则 （ ）
A. 只发生折射，且折射角小于入射角．
B. 只发生折射，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. 下述哪种情况下成的是虚像？（ ）
A. 照相机中底片上形成的画面。
B. 放幻灯时，屏幕上出现的画面。
C. 做小孔成像实验时，塑料布屏上形成的画像。
D. 从池塘中看到的游鱼．
3. 一条光线从三棱镜的一个侧面射入，从另一个侧面射出，如图所示的四个光路可能正确的是（ ）
4. 在凸透镜成像中，放大实像和缩小实像的转换点在 （ ）
A. 焦点处 B. 一半焦距处 C. 2倍焦距处 D. 无法确定
5. 与电影放映机成像原理相当的仪器是（ ）
A. 照相机 B. 放大镜 C. 投影仪 D. 潜望镜
6. 在“研究凸透镜成像”的实验中，我们发现 （ ）
A. 放大的像都是虚像 B. 实像都是缩小的
C. 倒立的像都是缩小的 D. 缩小的像都是倒立的．
7. 放映幻灯时，幻灯片到镜头距离为10厘米，屏幕上得到正立、放大的像，若幻灯片距镜头为3厘米时，屏幕上将 （ ）
A. 得到正立、缩小的像。 B. 得到正立、放大的虚像。
C. 得到一个小的光斑。 D. 不能在屏幕上看到像。
8. 如图是常见的视力缺陷成像情况，则下列说法正确的是（ ）
A. 甲图表示的是近视眼，乙图表示是远视眼
B. 甲图表示的是远视眼，乙图表示是近视眼
C. 甲、乙两图都表示的是近视眼
D. 甲、乙两图都表示的是远视眼
9. 在离焦距是15厘米的凸透镜的正前方100厘米处,一物体以10厘米/秒的速度向凸透镜靠拢，运动8秒钟时物体所成的像是（ ）
A. 倒立放大的实像 B. 倒立缩小的实像
C. 正立放大的虚像 D. 等大倒立的实像
10. （多选）光线从一种透明物质进入另一种透明物质时，下列说法中正确的是 [ ]
A. 光线的传播方向一定会发生改变．
B. 光线的传播方向不一定发生改变．
C. 当光线从水中斜射进入空气时，折射角大于入射角．
D. 当光线从空气斜射进入玻璃时，折射角小于入射角．
二、填空题：
11. 折射：光从一种介质 另一种介质时，在介质表面发生 的现象叫折射。
现象：斜插入水中的筷子看起来 弯；潜水员从水中看岸上的树木 （偏高、偏低、不变）。（不论从水中向岸上看还是从岸上向水里看，像位置比物体位置偏上）
12. 凸透镜有 个 焦点，对光线起 作用；凹透镜有 个 焦点，对光线起 作用
13. 如图所示，凸透镜正对着太阳光，纸在它的另一侧可以来回移动，纸上得到的光斑距凸透镜15cm，要想利用这个凸透镜成缩小的实像，物体到凸透镜的距离应该________。
14. 一个凸透镜的焦距是10厘米，若用它观察邮票上的小字，则邮票到透镜的距离应_________10厘米（选填“小于”、“大于”或“等于”）
15. 如图所示是一台投影机的示意图．其中A是 ，A的作用是 ；B是 ，B的作用是 。
16. 老花眼镜是________透镜，它的“度数”等于它的焦距（用m作单位）的倒数乘100，小明拿着爷爷的眼镜，测得其焦距为25cm，小明爷爷眼镜的“度数”为_________度。
17. 通常的望远镜（或显微镜）可看作是由两个透镜组成，靠近眼睛的透镜叫做_________，靠近被观察物体的透镜叫做_________。
18. 把一个物体放在甲凸透镜前40厘米处，移动另一侧的光屏，可在光屏上得到一个与物体等大的像，再将此物体放在乙凸透镜前15厘米处，移动另一侧的光屏得不到像，而且也观察不到虚像，则甲、乙两个凸透镜的焦距之比是 。
三、实验题
19. 某同学在做“研究凸透镜成像”的实验时：
（1）先把凸透镜正对着太阳，移动透镜，在地上得到一个亮点，并用刻度尺测出亮点到凸透镜的距离，这样做是为了______。实验时，应把凸透镜、蜡烛焰、光屏放在光具座上，使凸透镜、烛焰、光屏的中心在同一高度，目的是使______的像成在______。
（2）图中画出研究凸透镜成像规律的光具座，请在光具座上的方括号里填入该位置应安放的实验器材的名称。
四、作图题
20. 一束光线在空气中，射向半圆形玻璃砖，O为圆心，在玻璃砖直径一侧涂有反射层，如图所示，试画出光线进入玻璃砖后的传播情况。
21. 下图中画出了光线通过透镜前后的传播方向，试在图中填上适当类型的透镜。
22. 画出图中光线通过透镜后的传播方向。
五、简答题：
23. 老花镜的“度数”等于它的焦距的倒数乘100。请设计一个测老花镜度数的最简单的方法。要求写出所用器材、操作步骤和计算公式。
【试题答案】
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 变 偏高
12. 两 实 会聚 两 虚 发散
13. 大于30厘米
14. 小于
15. 平面镜 改变光路 凸透镜 成倒立放大的实像
16. 凸 400
17. 目镜，物镜
18. 4：5
19. （1）测出凸透镜的焦距（或估测凸透镜的焦距）烛焰 光屏中间
（2）蜡烛 凸透镜 光屏
20.
21.
22.
23. 器材：刻度尺。步骤：
（1）晴天把镜片放在阳光下，使光线与镜片垂直。
（2）调整镜片与地面的距离，使地面上的光点（或光盘）最小，最清晰。
（3）以米为单位用刻度尺测量镜面到地面上光点的距离，用f表示。
计算公式：镜片度数
。