第20講 透鏡成像規(guī)律實驗-新八年級物理暑假講義（蘇科版）（教師版）

第20講光的折射透鏡的成像規(guī)律實驗專題[學習目標]鞏固光的折射規(guī)律，掌握探究光的折射規(guī)律實驗鞏固透鏡成像規(guī)律，掌握探究透鏡成像規(guī)律實驗探究光的折射規(guī)律的實驗光的折射現(xiàn)象：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時，傳播方向發(fā)生偏折，這種現(xiàn)象叫做光的折射。當發(fā)生折射現(xiàn)象時，一定也發(fā)生了反射現(xiàn)象。當光線垂直射向兩種物質(zhì)的界面時，傳播方向不變。光的折射規(guī)律：在折射現(xiàn)象中，折射光線、入射光線和法線都在同一個平面內(nèi)；光從空氣斜射入水中或其他介質(zhì)中時，折射光線向法線方向偏折(折射角＜入射角)；光從水或其他介質(zhì)中斜射入空氣中時，折射光線向界面方向偏折(折射角＞入射角)。在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。在光的折射現(xiàn)象中，入射角增大，折射角也隨之增大。在光的折射現(xiàn)象中，介質(zhì)的密度越小，光速越大，與法線形成的角越大。折射的現(xiàn)象實例：①從岸上向水中看，水好像很淺，沿著看見魚的方向叉，卻叉不到；從水中看岸上的東西，好像變高了。②筷子在水中好像“折”了。③海市蜃樓。④彩虹。探究凸透鏡成像規(guī)律實驗操作：實驗時點燃蠟燭，使燭焰中心、凸透鏡光心、光屏的中心(即焰心、光心、光屏中心)大致在同一高度，目的是：使燭焰的像成在光屏中央。實驗時發(fā)現(xiàn)蠟燭的像呈在光屏的上半部分，要想使像呈在光屏的中心，該如何操作：①向上移動光屏；②向上移動蠟燭；③向下移動凸透鏡。如果用手將凸透鏡遮住一半，則光屏上依然是一個完整的像，但亮度較暗。若在實驗時，無論怎樣移動光屏，在光屏都得不到像，可能得原因有：①蠟燭在焦點以內(nèi)(u<f)②燭焰在焦點上(u=f)③燭焰、凸透鏡、光屏的中心不在同一高度④蠟燭到凸透鏡的距離稍大于焦距，成像在很遠的地方，光具座的光屏無法移到該位置。燃燒的蠟燭不斷變短，光屏上的像向上移動，為使像呈在光屏中央，應該將光屏向上移動或蠟燭向上移動或凸透鏡向下移動。實驗結(jié)論：(凸透鏡成像規(guī)律)F分虛實,2f大小,實倒虛正,具體見下表。物距像的性質(zhì)像距應用倒、正放、縮虛、實u>2f倒立縮小實像f<v<2f照相機f<u<2f倒立放大實像v>2f幻燈機u<f正立放大虛象不考慮放大鏡對規(guī)律的進一步認識：一倍焦距分虛實二倍焦距分大小，物近像遠像變大。像跟著物體跑(誰遠誰大)。要點一、光的折射實驗光的折射定義：光從一種介質(zhì)斜射入另一種介質(zhì)時傳播方向發(fā)生改變的現(xiàn)象叫光的折射。光的折射規(guī)律：(1)折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)；(2)折射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè)；(3)當光從空氣斜射入水或其他介質(zhì)時，折射光線靠近法線，折射角小于入射角；當光從水或其他介質(zhì)斜射入空氣中時，折射光線遠離法線，折射角大于入射角。光路的可逆性：在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。說明：當光從光速大的介質(zhì)斜射入光速小的介質(zhì)時，折射角小于入射角。注意：光從一種介質(zhì)垂直射入另一種介質(zhì)時，光的傳播方向不改變，此時，入射角為0°，折射角為0°，這是折射現(xiàn)象的一種特殊情況。生活中的折射現(xiàn)象現(xiàn)象：(1)池水看起來比實際的淺；(2)筷子在水中的“折射”現(xiàn)象；(3)海市蜃樓；(4)叉魚時對準看到魚的下方。說明：分析光的折射現(xiàn)象時，可以根據(jù)光的折射規(guī)律，通過作圖的方式直觀、形象地說明問題，但在分析時，一定要搞清光的傳播方向，即光線從什么介質(zhì)斜射入什么介質(zhì)中；再利用相應的折射規(guī)律作圖分析。光的折射定律實驗實驗目的:光的折射定律。探究折射角與入射角的關系。實驗原理:倒入水后，光點的位置會偏移，原因是倒入水后光從空氣進入水中傳播方向會發(fā)生偏折。注意手電筒的光線不要垂直射入，否則不會發(fā)生偏折。實驗器材:透明的玻璃杯、白色的白紙、剪刀、尺子、彩筆、手電筒、水。實驗步驟:把紙剪成“長等于杯的周長、寬等于杯高”的長方形；將紙右半涂黑，在涂黑部分豎著刻一條直縫。把紙貼在杯的外壁。讓手電筒的光通過直縫射入杯內(nèi)，從縫的對面觀察，光射在杯壁的什么位置?在杯壁的白紙上做個記號。在杯內(nèi)倒入水，不改變光射入的方向，觀察光射在杯壁的位置是否有變化?實驗表格:入射角折射角實驗結(jié)論:1.折射光線與入射光線和法線在同一平面內(nèi)。

2.折射光線與入射光線分居法線兩側(cè)。

3.當光從光疏介質(zhì)斜射入光密介質(zhì)中時，折射角小于入射角。

4.當光從光密介質(zhì)中斜射入光疏介質(zhì)時，折射角大于入射角。

5.當入射角增大時，折射角也隨著增大。

6.當光線垂直射向介質(zhì)表面時，傳播方向不改變。要點二、凸透鏡成像規(guī)律實驗實驗目的：透鏡凸透鏡成像規(guī)律。像與物的大小關系、物距變化成像規(guī)律變化、像的虛實。實驗器材：凸透鏡、光具座、蠟燭、光屏、火柴等。實驗步驟：按圖組裝器材。調(diào)整蠟燭、凸透鏡、光屏在同一水平線上。將蠟燭放在遠處(此時u>2f)，移動光屏直至在光屏上成清晰的像；觀察像的大小、正立還是倒立，并測量物距和像距；數(shù)據(jù)記錄實驗表格。將蠟燭往凸透鏡方向移動，使2f>u>f，移動光屏直至在光屏上成清晰的像；觀察像的大小、正立還是倒立，并測量物距和像距；數(shù)據(jù)記錄實驗表格。將蠟燭繼續(xù)往凸透鏡方向移動，使u=f，移動光屏，看能否成像。將蠟燭繼續(xù)往凸透鏡方向移動，使u<f，移動光屏，看在光屏上能否找到像。整理器材。實驗表格物距與焦距關系物距(cm)像的性質(zhì)像距(cm)大小正倒虛實u>2fu=2f2f>u>fu=fu<f實驗結(jié)論:等大、等距、對稱、反向、虛像。物距像的性質(zhì)像距(cm)應用大小正倒虛實u>2f縮小倒立實像2f<v<f照相機2f>u>f放大倒立實像v>2f投影儀u<f放大正立虛像--放大鏡2.考查內(nèi)容考查方向解答思路如何測量焦距一束平行光通過凸透鏡后會聚的點即為焦點，可測焦距保障實驗成功蠟燭、凸透鏡不動，移動光屏直至在光屏上成清晰的像如何判斷成虛像物距小于焦距時，無論怎么移動光屏都無法在光屏上成像無法成像的原因蠟燭在焦點上或物距小于焦距、焦距太大成像在光具座外、蠟燭與凸透鏡和光屏沒有在同一水平線上成像位置如何移動可調(diào)節(jié)蠟燭或凸透鏡蠟燭變短成像上移像的明暗變化用遮光板擋住部分光線，成像完整但像變暗知識點二：光的折射規(guī)律實驗【探究重點】考查方向解答思路折射規(guī)律三線共面、分居兩側(cè)、空氣角大實驗數(shù)據(jù)分析多次測量折射角與入射角關系多次改變?nèi)肷浣?，探究折射角的變化情況光路可逆探究在紙板上描繪光路軌跡，并用激光筆沿折射光路入射【例題精講】在探究“光從空氣斜射入水和油中時，哪種液體對光的偏折本領較大”的實驗中，小明提出如下實驗方案：先讓一束入射光從空氣直接斜射入透明的空水槽中，記錄下光斑位置(如圖甲所示)；接著分別倒入水和油，記錄對應的光斑位置，再通過分析就可得到實驗結(jié)論．經(jīng)討論，同學們認為這一方案是可行的，于是進行了探究實驗．（1）要實現(xiàn)探究目標，他們應選擇圖乙中的________(選填字母序號)兩圖實驗．（2）實驗時，同學們在水槽底部貼上一把自制紙質(zhì)刻度尺，這樣做的目的是________．（3）某小組同學正確實驗后，所記錄的三次光斑的相對位置如圖丙所示，經(jīng)分析可知：光從空氣斜射入水和油中時，________對光的偏折本領較大．【答案】①.B、D②.記錄每一次光斑的位置③.油【解析】（1）由控制變量法可知，要探究水和油對光的偏折本領大小，必須控制入射角和液面的高度相同，故應選B、D兩圖；（2）在水槽底部貼上一把自制紙質(zhì)刻度尺，目的是為了記錄液體對光的偏折的光斑的位置，比較液體對光的偏折程度，體現(xiàn)了轉(zhuǎn)換法的思想；（3）根據(jù)記錄，光從空氣中直接射到容器底時的光斑較遠，因此油對光線的偏折程度大，對光的偏折本領較大．【鞏固訓練】小明為探究光的折射規(guī)律設計了如圖甲所示的實驗裝置，其中光屏F可繞直徑NOM前后折轉(zhuǎn)。

(1)實驗時，光貼著光屏從空氣射入水中，小明將F板向后折轉(zhuǎn)一定的角度，則在F板上______(選填“能”或“不能”)看到折射光，此時折射光線和入射光線______(選填“在”或“不在”)同一平面內(nèi)。

(2)小明將光屏F恢復原狀，保持入射光不動，繼續(xù)加水，會看到杯底的亮斑B向______(選填“左”、“右”或“上”)移動。

(3)小明繼續(xù)用另一只激光筆讓光沿著BO射向水面時，可看到折射光沿OA射出，這說明______。

(4)讓一束激光從某玻璃斜射向空氣(如圖乙)。保持入射點不動，改變?nèi)肷浣?每次增加0.2°)，當入射角增大到41.8°時，折射光消失，只存在入射光與反射光，這種現(xiàn)象叫做光的全反射，如圖丙所示。此時的入射角叫做這種物質(zhì)的臨界角。當入射角大于臨界角時，只發(fā)生反射，不發(fā)生折射，根據(jù)以上內(nèi)容可判斷：

①當光從空氣射向玻璃時______(填“會”或“不會”)發(fā)生光的全反射現(xiàn)象，

②一個三棱鏡由上述玻璃制成，一束光垂直于三棱鏡的一個面射入，如圖丁所示.則關于這束光經(jīng)過三棱鏡后的光路描述，下圖中正確的是______。【答案】不能

在

左

光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的

不會

D【解析】解：

(1)當F板向后折轉(zhuǎn)一定的角度后，則呈現(xiàn)折射光線的F板和呈現(xiàn)入射光線的E板不在同一平面內(nèi)，所以在F板上不能看到折射光；但此時折射光線和入射光線在同一平面內(nèi)；

(2)若杯中的水增多，如圖所示：

可見，當水增多時，液面升高，入射角不變，折射角也不變，光斑會向左移動；

(3)小明繼續(xù)用另一只激光筆讓光線沿著BO射向水面時，可看到折射光線沿OA射出，這說明：在折射現(xiàn)象中，光路是可逆的。

(4)①光從空氣斜射向玻璃，折射角總小于入射角，折射角總小于90°，故不會發(fā)生全反射現(xiàn)象。

②光線從空氣垂直于玻璃入射時，光的傳播方向不變；當光射到玻璃的右表面時，由圖可知入射角為45°，大于臨界角41.8°，所以會發(fā)生全反射現(xiàn)象(折射光線消失，只有反射光線)，其光路圖如下圖所示：

故只有D正確。

故答案為：(1)不能；在；(2)左；(3)光的折射現(xiàn)象中，光路是可逆的；(4)①不會；②D。

(1)光的折射規(guī)律：光從空氣斜射入水或其它介質(zhì)時，折射光線與入射光線、法線在同一平面內(nèi)；折射角小于入射角；

(2)光由空氣斜射入水中，發(fā)生折射現(xiàn)象，折射角小于入射角，當入射角不變時，折射角也不變，根據(jù)作圖可以知道光斑移動方向；

(3)根據(jù)折射現(xiàn)象中，光路是可逆的回答；

(4)①根據(jù)折射角和入射角的關系進行分析，即當折射角大于入射角時，并且入射角大于或等于臨界角時，才會發(fā)生全反射現(xiàn)象；

②當光從一種透明介質(zhì)垂直射入另一種透明介質(zhì)時，傳播方向不變；當光從其他透明介質(zhì)斜射入空氣時，若入射角大于或等于臨界角，則會發(fā)生全反射現(xiàn)象；若入射角小于臨界角，則會發(fā)生折射，且折射角大于入射角，據(jù)此畫出光路圖。

知識點二：凸透鏡成像規(guī)律實驗【探究重點】考查方向解答思路如何測量焦距一束平行光通過凸透鏡后會聚的點即為焦點，可測焦距保障實驗成功蠟燭、凸透鏡不動，移動光屏直至在光屏上成清晰的像如何判斷成虛像物距小于焦距時，無論怎么移動光屏都無法在光屏上成像無法成像的原因蠟燭在焦點上或物距小于焦距、焦距太大成像在光具座外、蠟燭與凸透鏡和光屏沒有在同一水平線上成像位置如何移動可調(diào)節(jié)蠟燭或凸透鏡蠟燭變短成像上移像的明暗變化用遮光板擋住部分光線，成像完整但像變暗【例題精講】(2021·福建中考真題)在“探究凸透鏡成像規(guī)律實驗”中：(1)將蠟燭、凸透鏡和光屏依次安裝在光具座上，點燃蠟燭，調(diào)整它們的高度使燭焰中心、透鏡光心和光屏中心在______；(2)如圖甲所示，光屏上成清晰的像。由光路可逆可以推斷，保持蠟燭和光屏的位置不變，只移動透鏡到______cm刻度處，光屏上可再次成清晰______、倒立的實像；(3)實驗一段時間后，原來在光屏中心的像“跑”到光屏上方，如圖乙所示位置。能讓像重新回到光屏中心的操作是______；(填序號)①光屏下調(diào)②蠟燭上調(diào)③透鏡上調(diào)(4)實驗中，光屏上成模糊的像，如果蠟燭和透鏡位置不變，將光屏往凸透鏡方向靠近，光屏上能成清晰的像；如果蠟燭、凸透鏡和光屏位置不變，在蠟燭與凸透鏡之間放上一個合適的凹透鏡。光屏上也能成清晰的像。上述現(xiàn)象說明凹透鏡對光具有______作用。______視眼的矯正與上述成像過程類似?！敬鸢浮客桓叨龋?5；縮小；②；發(fā)散；近?！窘馕觥?1)為了是蠟燭的像呈現(xiàn)在光屏的中央，應該將點燃蠟燭，調(diào)整它們的高度使燭焰中心、透鏡光心和光屏中心在同一高度。(2)如圖甲所示，光屏上成清晰的像。由光路可逆可以推斷，u1=v2=40.0cm-25.0cm=15.0cmv1=u2=70.0cm-40.0cm=30.0cm保持蠟燭和光屏的位置不變，移動透鏡到刻度尺上的刻度為70.0cm-15.0cm=55.0cm如圖甲所示，光屏上呈現(xiàn)的是倒立、放大的實像，根據(jù)光路的可逆性，光屏上可再次成清晰縮小、倒立的實像。(3)實驗一段時間后，蠟燭燃燒變短，原來在光屏中心的像“跑”到光屏上方，要讓像重新回到光屏中心，可將蠟燭上調(diào)、將光屏上調(diào)或?qū)⑼哥R下調(diào)，故①③不符合題意，②符合題意。故選②。(4)實驗中，光屏上成模糊的像，如果蠟燭和透鏡位置不變，將光屏往凸透鏡方向靠近，光屏上能成清晰的像，說明此時像呈現(xiàn)在原來位置的前側(cè)，與近視眼類似。如果蠟燭、凸透鏡和光屏位置不變，在蠟燭與凸透鏡之間放上一個合適的凹透鏡，光屏上也能成清晰的像。說明凹透鏡對光線具有發(fā)散作用。【鞏固訓練】(2021·廣東深圳市)在探究“凸透鏡成像規(guī)律”的實驗中(1)當透鏡移至如圖甲所示位置時，光屏上出現(xiàn)一個最小最亮的光斑，則該凸透鏡的焦距是______cm；(2)若蠟燭、光屏和透鏡如圖乙所示，想得到一個倒立等大的實像，那么需要將光源向______移動(選填“左”或“右”)，除了要將光源移動以外，還需要將光屏______凸透鏡(選填“靠近”或“遠離”)。【答案】8.0；右；靠近。【解析】(1)從圖甲可以看到，透鏡左邊是平行于主光軸的光，透鏡移至如圖甲所示位置時，光屏上出現(xiàn)一個最小最亮的光斑，那么這個光斑所在的位置就是透鏡焦點所在的位置，透鏡對應的位置是10.0cm，光屏對應的位置是18.0cm，那么焦距f=18.0cm-10cm=8.0cm；該凸透鏡的焦距是8.0cm。(2)若蠟燭、光屏和透鏡如圖乙所示，可看到物距是20.0cm，像距是20.0cm，由圖可知該凸透鏡的焦距是8.0cm，想得到一個倒立等大的實像，根據(jù)凸透鏡的成像規(guī)律可知，物距應該等于兩倍焦距，即是物距是16.0cm，像距也是等于兩倍焦距，像距是16.0cm，從圖乙可以看到，這時光源要向右移動，到達34.0cm的位置，這時物距才是16.0cm，除了要將光源移動以外，還需要將光屏靠近凸透鏡，到達66.0cm的位置，這時像距才是16.0cm。小杰同學“探究光從空氣斜射入不同介質(zhì)發(fā)生折射時的一些規(guī)律”，他將一束光從空氣射入水中發(fā)生折射的實驗數(shù)據(jù)記錄于下表：實驗序號12345入射角i10°20°30°40°50°折射角r7.9°15.4°21.5°26.3°33.5°(1)分析實驗序號1(或2或3或4或5)中折射角與入射角的大小關系，得出初步結(jié)論是：光從空氣斜射入水中，折射角

入射角。(2)分析實驗序號1、2、3、4和5中折射角與入射角的變化關系，得出初步結(jié)論是：折射角隨入射角的增大而

。(3)該同學在得出以上結(jié)論后想要繼續(xù)“研究光在其他透明介質(zhì)的分界面折射時有什么規(guī)律”。下表中是光在幾種不同介質(zhì)中的傳播速度，如圖1是光在這幾種介質(zhì)中發(fā)生折射的光路：

介質(zhì)水玻璃冰空氣酒精光速/(m·2.25×2.0×2.30×3.0×2.2×①綜合分析表中的數(shù)據(jù)和圖1中的光路圖可以得出的結(jié)論是：當光從傳播速度大的介質(zhì)斜射入傳播速度小的介質(zhì)中時，折射角

(選填“大于”“小于”或“等于”)入射角；

②如圖2所示，根據(jù)上述結(jié)論，光從玻璃斜射向酒精后經(jīng)過了點A，那么激光光源的入射點應在

(選填“O點左側(cè)”“O點處”或“O點右側(cè)”)?！敬鸢浮啃∮?/p>

增大

小于

O點左側(cè)【解析】解：(1)分析實驗序號1(或2或3或4或5)中折射角與入射角的大小關系可知，折射角小于入射角，可以得出初步結(jié)論是：光從空氣斜射入水中時，折射角小于入射角；

(2)分析實驗序號1與2與3與4與5實驗數(shù)據(jù)可得：光從空氣斜射入水中時，當入射角變大時，折射角也隨之變大；

(3)①V真空>V空氣、V空氣>V水、V空氣>V玻璃，由圖得出，折射角小于入射角，由此可得：光從傳播速度大的介質(zhì)斜射入傳播速度小的介質(zhì)中時，折射角小于入射角；

②光從玻璃斜射向酒精中，光的傳播速度變大，折射角大于入射角，入射點應該在O點左側(cè)。

故答案為：(1)小于。(2)增大。(3)小于。(4)O某同學在做“探究光的折射特點”的實驗，如圖所示是光從空氣射入水中時的光路．實驗中發(fā)現(xiàn)，入射光線、折射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線和入射光線分別位于法線的兩側(cè)．通過實驗還得到如下表數(shù)據(jù)：入射角α/°015304560反射角β/°015304560折射角γ/°01122.135.440.9(1)在探究中，該同學在清水中滴入幾滴牛奶并攪勻，在水面上方的空氣中熏了點煙霧，以上做法是為了________________________________________．(2)分析表中數(shù)據(jù)，可得出結(jié)論：①光從空氣斜射到水面時，將同時發(fā)生________和________現(xiàn)象．②光從空氣斜射到水面時，折射角隨入射角的變化關系是__________________________，且折射角________(填“大于”“等于”或“小于”)入射角．當光從空氣垂直射到水面時，折射角等于零．該同學根據(jù)上述實驗中的發(fā)現(xiàn)和結(jié)論②總結(jié)出了光的折射特點．(3)請你對該同學通過上述探究實驗得出光的折射特點的過程做出評價．是否存在不足？答：________(填“是”或“否”)；請簡要說明理由：______________________________________________________________________________．【答案】(1)更好地顯示光路

(2)①反射

折射

②折射角隨入射角的增大而增大

小于

(3)是

沒有換用其他透明介質(zhì)做此實驗【解析】解：

(1)在清水中滴入幾滴牛奶并攪勻，并在水面上方的空氣中熏了點煙霧，牛奶和煙霧可以反射光，此做法是為了更好地顯示光路．

(2)①光從空氣斜射到水面時，將同時發(fā)生反射和折射現(xiàn)象．②由表中數(shù)據(jù)可知，光從空氣斜射到水面時，當入射角不斷增大時，折射角也隨之增大，故折射角隨入射角的變化關系是：折射角隨入射角的增大而增大，且折射角小于入射角．當光從空氣垂直射到水面時，入射光線、折射光線和法線重合，所以折射角等于零．

(3)該同學只利用水來做實驗，這樣得出的結(jié)論具有片面性，所以他的實驗存在不足，應該換用其他透明介質(zhì)再做此實驗，使結(jié)論更具有普遍性．(2020湖北武漢)在探究平面鏡成像特點的實驗中:(1)如圖甲所示，在水平桌面上鋪張大紙，將玻璃板豎立在紙上，沿著玻璃板在紙上畫條直線，這條直線代表__________的位置；(2)把一支點燃的蠟燭A放在玻璃板前面，可以看到它在玻璃板后面的像，再拿一支外形相同但不點燃的蠟燭B，豎立著在玻璃板后面移動，直到看上去蠟燭B跟蠟燭A的像完全重合。若在蠟燭B和玻璃板之間豎直放置一張不透明的白紙，則從C處一定能看到的是____(填“蠟燭B”、“蠟燭A的像”、“蠟燭B的像”或“蠟燭A的像和蠟燭B”)；(3)一束光從空氣斜射向這塊玻璃，并穿過玻璃進入空氣中。請在圖乙中畫出這束光進入玻璃和離開玻璃后的光線。(要求標出法線)()【答案】(1)平面鏡(2)蠟燭A的像(3)【解析】(1)在水平桌面上鋪張大紙，由于玻璃的透光性，便于確定像的位置，將玻璃板豎立在紙上，沿著玻璃板在紙上畫條直線，這條直線代表平面鏡的位置。(2)平面鏡成像原理是：光的反射，蠟燭A發(fā)出的光，經(jīng)平面鏡反射后，反射光線達到人的眼睛內(nèi)，逆著反射光線看去，感覺光是由蠟燭A的像發(fā)出的，故在C一定能看見蠟燭A的像。(3)過O點做法線，當光從空氣中斜射入玻璃中時，入射角小于折射角，再過點做法線，光線玻璃中斜射入空氣中，此時，折射角大于入射角，如下圖所示。在“探究凸透鏡成像規(guī)律的實驗”中，將蠟燭、焦距等于10cm的凸透鏡、光屏放在光具座上，如圖所示，調(diào)節(jié)蠟燭、凸透鏡和光屏的中心在同一高度，把凸透鏡固定在50cm處。（1）將蠟燭放在A點，光屏放在B位置上，為了找到清晰的像，應將光屏向__________（填“左”或“右”）移動。（2）依次改變蠟燭的位置，移動光屏，直到找到清晰的像。記錄的數(shù)據(jù)如下表：在1～4次實驗中，所成的像為倒立、_____________的實像。第6次的像比第5次的像__________（填“大”或“小”）。（3）將蠟燭放在C點，觀察到燭焰的正立、放大的虛像后，若希望看到更大的虛像，應將蠟燭向____________（填“左”或“右”）移動。【答案】（1）左（1分）；（2）縮小（1分）；大（1分）；（3）左（1分）【解析】（1）將蠟燭放在A點時，U﹥2f時，成倒立、縮小的實像，f﹤v﹤2f，U﹥v。光屏放在60cm和70cm之間，為了找到清晰的像，應將光屏向左移動。（2）在1～4次實驗中，U﹥2f時，成倒立、縮小的實像。第6次實驗中，U=2f 倒立、等大的實像；第5次實驗中，f﹤u﹤2f，成倒立、放大的實像。所以，第6次的像比第5次的像大。（3）將蠟燭放在C點，觀察到燭焰的正立、放大的虛像后，由“物近（相對于焦點來說）像遠像變大”可知，若希望看到更大的虛像，應將蠟燭向左移動。小亮同學探究“凸透鏡成像規(guī)律”實驗，其中凸透鏡的焦距f=10cm,凸透鏡歸固定在光具座的50cm處，蠟燭和光屏分別位于凸透鏡的兩側(cè)：(1)探究前要首先調(diào)整燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心___________________．(2)其次試驗，小亮將蠟燭、凸透鏡和光屏按如圖甲所示放置時，此時蠟燭通過凸透鏡在光屏上形成一個倒立、_________(選填“放大”、“縮小”或“等大”)的清晰的像．(3)若保持透鏡和光屏的位置不變，將蠟燭移到“15cm”刻度線位置，要是光屏上出現(xiàn)清晰的像，可以在蠟燭和透鏡之間適當位置放上一塊________(選填“近視眼”或“遠視眼”)鏡片．(4)如圖乙，MN為凸透鏡的主光軸，S是主光軸上的一個發(fā)光點，S’是該發(fā)光點的像，SA是從發(fā)光點發(fā)出的一條光線，請你畫出SA經(jīng)凸透鏡折射后的光線．【答案】在同一水平高度縮小近視眼【解析】(1)探究凸透鏡成像的實驗時，要調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏的中心大致在同一高度；(2)由凸透鏡成像規(guī)律，圖甲中，蠟燭位于2倍焦距以外，蠟燭通過凸透鏡在光屏上形成一個倒立、縮小的清晰的像．(3)若保持透鏡和光屏的位置不變，將蠟燭移到“15cm”刻度線位置，物距變大，像距應變小，要是光屏上出現(xiàn)清晰的像，可以在蠟燭和透鏡之間適當位置放上一塊近視眼鏡片．(4)根據(jù)凸透鏡對光線折射規(guī)律可知，光線經(jīng)凸透鏡折射后會聚，如圖所示：（2019?廣陵區(qū)二模）小明同學在做“探究凸透鏡成像現(xiàn)律”的實驗。（1）物體離照相機的鏡頭比較遠，成倒立、縮小的實像，物體離投影儀的鏡頭比較近，成倒立、放大的實像，物體離放大鏡比較近，成放大、正立的虛像。據(jù)此小明提出的問題是，像的虛實、大小、正倒跟有什么關系？（2）小明所用實驗裝置如圖甲所示，若將凸透鏡放在光具座刻度50cm位置處不變，把蠟燭放在刻度10cm處，光屏放在圖示位置處恰好成一清晰的像，利用此時凸透鏡成像的特點制成的光學儀器是（照相機/放大鏡/投影儀）。（3）如圖乙所示是小明通過實驗得到的凸透鏡成像時的像距v和物距u關系的圖象，由圖象可知，該凸透鏡焦距為cm，成實像時物距逐漸減小，像距逐漸。當u＞2f時，物體移動速度（大于/小于/等于）像移動的速度。（4）實驗完成之后，小莉把自己的近視眼鏡放在蠟燭與凸透鏡之間，如圖丙所示，光屏上原來清晰的像變得模糊了，若想在光屏上重新得到清晰的像，在不改變蠟燭和凸透鏡位置的情況下，應將光屏（靠近/遠離）凸透鏡?！敬鸢浮浚?）物距；（2）照相機；（3）10；增大；大于；（4）遠離。【解析】解：（1）照相機鏡頭、投影儀鏡頭、放大鏡都是凸透鏡，物體離照相機的鏡頭比較遠，成倒立、縮小的實像，物體離投影儀的鏡頭比較近，成倒立、放大的實像，物體離放大鏡比較近，成放大、正立的虛像。據(jù)此小明提出的問題是，像的虛實、大小、正倒跟物體到凸透鏡的距離有關，這個距離叫物距，所以猜想成像性質(zhì)跟物距有關。（2）物距：u＝50cm﹣10cm＝40cm，像距：v＝65cm﹣50cm＝15cm，u＞v時，成倒立縮小的實像，應用于照相機。（3）u＝2f，成倒立、等大的實像，v＝2f，由圖象知，u＝v＝2f＝20cm，所以凸透鏡的焦距：f＝10cm。凸透鏡成實像時，物距逐漸減小，像距逐漸增大。當u＞2f時，物體移動的速度大于像移動的速度。（4）近視眼鏡是凹透鏡，凹透鏡對光線有發(fā)散作用，能使會聚光線錯后會聚，所以光屏要遠離凸透鏡。小明喝水時，偶然發(fā)現(xiàn)透過水面看不見玻璃水杯外側(cè)的手指．他感到很驚奇：玻璃和水都是透明物質(zhì)，為什么光卻不能透過呢？小明決定找出原因．下面是小明的探究過程：根據(jù)光經(jīng)過的路徑，首先想到了這種現(xiàn)象與光的折射有關．為此他根據(jù)光從水中射向空氣的光路進行了推測，如圖甲所示．(1)光從水中射向空氣時，折射角_______(填“大于”“小于”或“等于”)入射角，當入射角增大時，折射角_______(填“增大”“減小”或“不變”).那么，當入射角增大到某一值時，小明的推測：_____________________．(2)小明為了驗證自己的推測，進行了如圖乙所示的實驗．實驗過程中逐漸增大激光筆射向水面的入射角的角度，當增大到某一角度時，小明觀察到_____________，證實了自己的推測．(3)當光從空氣射向水中時，也會出現(xiàn)“看不見”的現(xiàn)象嗎？說出你的觀點并解釋：__________________________________________________________．【答案】(1)大于；

增大；折射光線消失

(2)光斑消失

(3)不會，光從空氣射入水中時，折射角始終小于入射角【解析】(1)光從水中射向空氣時，折射角大于入射角，當入射角增大時，折射角也增大．那么，當入射角增大到某一值時，折射光線會消失．

(2)實驗過程中逐漸增大激光筆射向水面的入射角的角度，當增大到某一角度時，小明會觀察到光斑消失．

(3)當光從空氣射向水中時，折射角始終小于入射角，不會出現(xiàn)折射角大于90°的情況，所以不會出現(xiàn)“看不見”的現(xiàn)象．(2019貴州貴陽)光從空氣斜射入水和玻璃時都會發(fā)生折射現(xiàn)象，但是水和玻璃的折射情況會相同嗎？為了探究這個問題，小華選擇了光屏、透明玻璃磚、水槽、激光電筒等器材進行實驗。他在光屏上畫出互相垂直的NN'和MM'兩條線段并相交于O點，如圖甲所示。(1)小華將玻璃磚的一個表面與MM'齊平放置，讓激光電筒發(fā)出的光線從A點到O點入射，他看到了如圖乙所示的光路(AO、OC為同一直線)，你認為出現(xiàn)光線OC是因為________所致，鑒于本實驗的目的，此時最應該記錄的兩條光線是________________。(2)接下來他要觀察光從空氣中進入水中的情況，他將光屏豎直放入水槽中，(使線段MM'水平)并向水槽中慢慢注水至水面與MM'齊平，入射光線應該從A點向O點射入，這是為了保證_______________，其實本實驗小華還考慮了入射光線所在一側(cè)的________相同。(3)小華最終在光屏上記錄下了如丙所示的光路圖(OE為水中的折射光線)，通過分析光路，你認為玻璃和水這兩種介質(zhì)對光的偏折能力較強的是________。(4)若用激光以相同的入射角分別從玻璃和水中斜射入空氣中，則________射出的折射光線更遠離法線?！敬鸢浮?1)有部分光線并沒有通過玻璃磚，而依舊在空氣中傳播；AO和OB；(2)入射光線重合；入射角；(3)玻璃；(4)玻璃?！窘馕觥?1)光線AO到OC，光的傳播路線沒有改變，說明光在同一種均勻介質(zhì)中傳播，所以可以判斷有部分光線并沒有通過玻璃磚，而依舊在空氣中傳播。本實驗探究光的折射規(guī)律，要記錄光的折射光線和入射光線，所以要記錄的兩條光線是AO和OB。(2)探究光在玻璃和水的折射能力，要控制入射光線相同，入射角相同，觀察折射光線和折射角的變化情況，所以入射光線應從A點向O點射入，這是為了保證入射光線重合，入射角相同。(3)如乙丙圖，當光在空氣中傳播時AO入射，OC傳播；當光線從空氣斜射入水中，AO入射，OE傳播；當光線從空氣斜射入玻璃中，AO入射，OB傳播，比較OB偏離OC更多，所以玻璃和水這兩種介質(zhì)對光的偏折能力較強的是玻璃。(4)光路是可逆的，光從空氣斜射入玻璃偏折能力強，當光從玻璃斜射入空氣中偏折能力也強，所以遠離法線。(2021·湖北中考真題)某同學用蠟燭、凸透鏡和光屏等器材探究凸透鏡成像的規(guī)律。(1)用焦距為10cm的凸透鏡進行實驗，蠟燭和凸透鏡放置在如圖甲所示的位置，將光屏移動到圖示位置時，光屏上得到燭焰清晰的、______、______立的實像；(2)保持凸透鏡和光屏的位置不變，換用焦距為20cm的凸透鏡繼續(xù)實驗，下列說法正確的是______(填序號)；①向左移動蠟燭，可以在光屏上得到燭焰縮小的清晰的實像②向左移動蠟燭，可以在光屏上得到燭焰放大的清晰的實像③向右移動蠟燭，可以在光屏上得到燭焰放大的清晰的實像④無論怎樣移動蠟燭，在光屏上都得不到燭焰的清晰的像(3)如圖乙所示，F(xiàn)表示凸透鏡的焦點，S表示燭焰，S′表示S經(jīng)凸透鏡所成的像，請在圖乙中畫出入射光線SA經(jīng)過凸透鏡之后的光線。______【答案】縮小倒④【解析】(1)[1][2]如圖所示，物距大于像距，所以蠟燭經(jīng)凸透鏡成的是倒立、縮小的實像。(2)[3]由上一小題可知，蠟燭經(jīng)凸透鏡成的是倒立、縮小的實像，則像距在凸透鏡的一倍焦距和二倍焦距之間，即光屏與凸透鏡之間的距離大于10cm小于20cm。如果保持凸透鏡和光屏的位置不變，換用焦距為20cm的凸透鏡繼續(xù)實驗，則光屏處于新凸透鏡的一倍焦距以內(nèi)，所以，無論怎樣移動蠟燭，在光屏上都得不到燭焰的清晰的像。(3)[4]由圖可知，像和物體都處于主光軸上方，所以像是虛像；像是物體發(fā)出的光線經(jīng)凸透鏡折射后，折射光線的反向延長線會聚而成的，連接S’S并延長，與主光軸的交點O即為光心，由此確定凸透鏡的位置；延長光線SA，與凸透鏡的交點即為該光線的入射點，將像點S’與入射點相連并延長，即為經(jīng)凸透鏡后的折射光線，作圖如下：(2021湖北武漢二模)理趣在探“透成的律”驗：【答案】左，【解析】(2019?丹東)小明探究凸透鏡的成像原理，與老師一起研制了如圖所示的實驗裝置，用水透鏡模擬眼睛，光屏模擬視網(wǎng)膜，通過對水透鏡注水或抽水可改變水透鏡的厚薄。蠟燭、光屏和水透鏡在光具座上的位置如圖所示。(1)實驗時，首先要使燭焰、水透鏡、光屏三者的中心在上，目的是使像成在光屏中心。(2)三者擺放位置如圖甲所示，在光屏上成了一個清晰的像(像未畫出)，該像為倒立、的實像。此時水透鏡的焦距f的范圍為。(3)用水透鏡模擬正常眼睛，將圖甲中的燭移動到光具座上40cm處，光屏不動，此時應對水透鏡(填“注水”或“抽水”)，使其焦距變(填“長”或“短”)，才能在光屏上重新得到一個清晰的像。(4)用水透鏡模擬爺爺?shù)睦匣ㄑ?，如圖乙所示，若爺爺不戴老花鏡時恰好能夠看到圖中位置上的蠟燭，在圖中的虛線框內(nèi)安裝上適當度數(shù)的老花鏡的鏡片，則爺爺將能看清蠟燭位置(填“左側(cè)”或“右側(cè)”)的物體。小明因為長期不注意用眼衛(wèi)生，變成了近視眼，應該配戴(填“凸“或“凹”)透鏡矯正?！敬鸢浮?1)同一高度；(2)縮?。?0cm＜f＜20cm；(3)注水；短；(4)右側(cè)；凹。【解析】(1)燭焰、水透鏡、光屏，三者在同一條直線上，三者的中心大致在同一高度，像才能呈在光屏的中央；(2)由圖甲可知，此時物距大于像距，凸透鏡成倒立縮小的實像；此時物距u＝50cm，50cm＞2f，像距v＝20cm，f＜20cm＜2f，解得10cm＜f＜20cm；(3)物距減小后，像距應增大，如果像的位置不變，則凸透鏡的焦距要變短，凸透鏡的厚度要增加，故此時應注水；(4)老花鏡是凸透鏡，對光線有會聚作用，水凸透鏡前放置老花鏡后，透鏡的折光能力變強，焦距變小，光屏位置不變，相當于像距變大，根據(jù)物近像遠像變大的成像原理可知，爺爺能夠看清右側(cè)的物體。近視眼是晶狀體太厚，折光能力太強，或者眼球在前后方向上太長，因此來自遠處點的光會聚在視網(wǎng)膜前，對近視眼的矯正可通過凹透鏡對光線的發(fā)散作用進行糾正。(2021·湖南岳陽市·中考真題)如圖甲，在“探究光的反射規(guī)律”實驗中：(1)在紙板前從不同方向都可以看到紙板上入射光線EO的徑跡，這是因為光在紙板上發(fā)生了_________(選填“漫”或“鏡面”)反射；(2)多次改變?nèi)肷浣堑拇笮∵M行實驗，可以得出結(jié)論：反射角_________入射角；(3)小明發(fā)現(xiàn)實驗中所用的激光垂直照在光屏上不是一個點而是一條直線，這樣使得實驗中更容易觀察光路。他很好奇這是如何做到的，于是拆開激光筆。如圖乙所示，一束很細的激光發(fā)射出來后通過一個透明的圓柱體，由于圓柱體對光有__________(選填“會聚”或“發(fā)散”)作用，最終使激光在光屏上展開得很寬?！敬鸢浮柯扔跁邸窘馕觥?1)[1]從不同方向都可以看到紙板上入射光線EO的徑跡，說明是漫反射，能夠光線經(jīng)白紙反射后反射光線向四面八方射去，故可以從四面八方看到光線的徑跡。(2)[2]在光的反射定律中反射角等于入射角。(3)[3]如圖乙所示，一束很細的激光發(fā)射出來后通過一個透明的圓柱體，折射光與入射光進行對比，發(fā)現(xiàn)折射光向法線靠攏，故對光線有會聚作用，故填會聚。小明同學在探究光的反射與折射活動中，做了如下實驗:把半圓形玻璃磚放在帶有刻度的轉(zhuǎn)盤上，用激光器作為光源，用激光束照射到半圓形玻璃磚上，觀察到如下現(xiàn)象.①讓光束沿著半圓形玻璃磚的半徑射到它的平直的邊上，當入射角小于42o時，可以觀察到反射光線和折射光線，當增大入射角角度，反射光增強、折射光線減弱(如圖甲、乙所示).②當入射角大于42o時，折射光線消失了(如圖丙所示)，若再讓入射角小于42o時，折射光線又會出現(xiàn).回答下列問題:(1)光沿著半圓形玻璃磚的半徑射到它的平直的邊上，光先從空氣進入玻璃磚，光在玻璃磚的平直邊上反射后，又從玻璃磚返回空氣中，兩次經(jīng)過兩種介質(zhì)分界面時光束都沒有發(fā)生偏折，而在半圓形玻璃磚的平直的邊上，光從玻璃磚進入空氣中，光卻發(fā)生了偏折，前者光束不發(fā)生偏折的原因是__________.(2)在圖乙中，入射角是________，折射角是_________.(3)當入射角大于42o時，折射光線消失;當入射角小于42o時，折射光線又出現(xiàn).我們在日常生活中經(jīng)常會看到晶瑩的露珠，從有些位置看過去特別明亮，而有些位置就相對較暗，請對此現(xiàn)象作出簡要解釋.________.(4)在以上活動中，入射角大于42o時，折射光線消失的現(xiàn)象在光從玻璃進入空氣中會出現(xiàn)，如果光是從空氣進入玻璃，這種現(xiàn)象會發(fā)生嗎?請說明理由._________________.【答案】①.光垂直射到兩種物質(zhì)的界面上，故光線不發(fā)生偏折②.40③.80④.露珠特別明亮的位置，是光從水珠里反射時，沒有折射光線，所以看起來特別明亮⑤.光從玻璃斜射入空氣，折射角比入射角大，當折射角等于90時，光開始全部退回玻璃中，所以反射光最強.如果光從空氣斜射入玻璃，由于折射角小于入射角，當入射角增大時折射角也增大，但折射角不可能達90【解析】（1）根據(jù)光的折射定律，光垂直射到兩種物質(zhì)的界面上，傳播方向不改變．（2）由圖乙可知：入射角是40°，折射角是80°；（3）由題，當入射角大于42°時，折射光線消失，反射光增強，沒有光線進入空氣中，我們會感到物體較亮．當入射角小于42°時，折射光線又出現(xiàn)，反射光線減弱，人覺得物體相對較暗；露珠特別明亮的位置，是光從水珠里反射時，沒有折射光線，所以看起來特別明亮．（4）根據(jù)光的折射定律，光從玻璃斜射入空氣，折射角比入射角大，當折射角等于90°時，光開始全部退回玻璃中，所以反射光最強；如果光從空氣斜射入玻璃，由于折射角小于入射角，當入射角增大時折射角也增大，但折射角不可能達90°，因此這種現(xiàn)象不會發(fā)生．(2021·江蘇中考真題)小明用如圖所示的裝置做“探究凸透鏡成像規(guī)律”實驗。(1)圖中光屏上恰好成一清晰的像，該像的性質(zhì)是倒立、______的實像。(2)圖中只移動蠟燭和光屏，可以模擬照相機成像原理的操作是______(填字母)。A．都左移B．都右移C．蠟燭左移，光屏右移D．蠟燭右移，光屏左移(3)完成實驗后，他將另一透鏡放在圖中45cm刻度線位置，發(fā)現(xiàn)光屏上的像由清晰變模糊，向左移動光屏又發(fā)現(xiàn)清晰的像，說明該透鏡對光有______作用，可以矯正的視力缺陷是______。【答案】等大A會聚遠視眼【解析】(1)[1]由圖可知，蠟燭到凸透鏡的距離為光屏到凸透鏡的距離物距等于像距時，等于兩倍焦距，即，成倒立、等大的實像，凸透鏡的焦距(2)[2]模擬照相機成像原理，u>2f，f<v<2f時成倒立、縮小的實像，如圖，，只移動蠟燭和光屏，蠟燭遠離凸透鏡左移，光屏靠近凸透鏡也是左移。故BCD不符合題意，A符合題意。故選A。(3)[3]他將另一透鏡放在圖中45cm刻度線位置，發(fā)現(xiàn)光屏上的像由清晰變模糊，向左移動光屏又發(fā)現(xiàn)清晰的像，說明成像在原來光屏的前方，該透鏡對光有會聚作用，是凸透鏡。[4]遠視眼是成像在視網(wǎng)膜的后方，需要使用對光有會聚作用的透鏡，使像成在視網(wǎng)膜上，故凸透鏡可以矯正遠視眼。(2020江蘇南京模擬題)在《探究凸透鏡成像規(guī)律》的實驗中：(1)如圖甲，平行光正對凸透鏡照射，光屏上出現(xiàn)一個最小最亮的光斑，則凸透鏡的焦距f=cm：實驗前應調(diào)節(jié)燭焰、凸透鏡、光屏三者的中心，使它們在高度上。(2)實驗過程中，當蠟燭與凸透鏡的距離如圖乙所示時，在光屏上可得到一個清晰的倒立、的實像，生活中利用這個規(guī)律制成的光學儀器是。(3)實驗時，由于實驗時間較長，蠟燭變短，燭焰的像在光屏上的位置會向方移動(選填“上”或“下”)。(4)如圖丙，在燭焰和凸透鏡之間放一副眼鏡，發(fā)現(xiàn)光屏上的像由清晰變模糊了，將光屏向透鏡移動適當距離后光屏上再次呈現(xiàn)清晰的像，則該眼鏡是眼鏡(選填“近視”或“遠視”)?！敬鸢浮?1)10.00；同一；(2)放大；投影儀(或幻燈機)；(3)上；(4)