透鏡及其應用 練習題

1、第四章 透鏡及其應用四、光的折射 透鏡的奧秘【教學目的要求】1通過實驗認識光的折射規(guī)律，能從眾多與光有關的現(xiàn)象中辨別出屬于折射的現(xiàn)象，能用光的折射規(guī)律解釋生活和自然界中的一些現(xiàn)象。2通過探究，了解透鏡對光具有會聚（或發(fā)散）作用的原因?！局攸c和難點】光的折射對一些光學現(xiàn)象的解釋是本周學習的難點【方法指導與教材延伸】一、正確區(qū)分光的反射和折射現(xiàn)象 光射到兩種介質的界面上，一部分光返回原來的物質中，這種現(xiàn)象叫光的反射，另一部分光進入到另一種介質中的現(xiàn)象叫光的折射。 例如：在岸上看到平靜的水中魚在白云間游動。我們看到水中白云是云射出的光線在水面發(fā)生反射進入人眼，是平面鏡成像的現(xiàn)象，我們看到的水中的魚是

2、魚射出（反射）的光線在水面折射，進入空氣中達到了人眼。二、能綜合運用反射和折射規(guī)律分析一些具體問題 在一些題目中既有反射，又有折射的情況，我們要會用反射定律和折射的初步規(guī)律來解題。例如，在圖1中，是光線射到空氣和玻璃的界面上同時發(fā)生反射和折射的現(xiàn)象，判定哪條光線是入射、反射和折射光線。 從圖上可知CO、OB是在界面同側的光線，它們是入射或反射光線，進入另一種介質中的OA一定是折射光線。再作出法線NN，見圖2所示，從圖中可見CO和OA在法線的兩側，所以CO是入射光線，OB是反射光線。 利用圖2還可以判定界面兩側各是什么介質，從圖中可知CON是入射角，NOA是折射角。折射角大于入射角，這是光從某介

3、質射入空氣的情況，所以界面MM的右側是介質設為玻璃，左側的介質是空氣。三、實像和虛像有哪些不同物點射出的光經(jīng)鏡子反射或折射后，實際光線會聚到一點，所成的是實像，實像既能用光屏承接，也能用眼睛直接看到。物點射出的光線經(jīng)過鏡子反射或折射后發(fā)散，光線反向延長相交到一點，人眼根據(jù)光沿直線傳播的經(jīng)驗， 以為光是從這點射出的，而實際上并不存在，這點叫物體的虛像，虛像能用眼睛觀看，不能用光屏收到。應注意凸透鏡既可成實像，也可以成虛像。虛像既可以因反射而形成，也可以因折射而形成。如前面提到的在岸上看到的水中的白云就是因光的反射而形成的虛象，而魚是因折射而形成的虛像?！纠}選講】例1如圖所示，AO是由空氣向水面

4、斜射的一條光線，光線與水面夾角為30，請畫了反射光線及折射光線的大致方向。解析：光在兩種不同的透明介質界面上要發(fā)生反射和折射。反射光線的方向根據(jù)反射定律可以確定，折射光線的方向根據(jù)折射的規(guī)律可以定性的判斷。對于一條入射光線，反射光線和折射光線與它在同一平面內(nèi)，反射光線返回原介質中，折射光線則進入另一種介質，它們都與入射光線分居法線的兩側。因此關鍵問題是找到入射角、反射角及折射角，因此必須先確定法線。具體步驟（1）首先確定法線：入射光線的入射點是O，過O點垂直于界面作法線NN。法線是用來確定角的輔助線，因此用“虛線”表示。（2）確定反射角：題目所給條件是入射光線AO與水面的夾角30，這不是入射角

5、。入射角是入射光線與法線的夾角i，通過計算可知i為60。根據(jù)光的反射定律，反射角等于入射角，反射角應為60。（3）作反射光線OB：用量角器畫一條與法線夾角為60的直線，再加上箭頭，這便是反射光線OB。（4）確定折射角的大致方向：根據(jù)光的折射規(guī)律，當入射光由空氣進入水時，折射角小于入射角，因此可確定折射角小于60。用直尺畫一條與法線夾角小于60的直線，再加上箭頭，這便是折射光線。說明：對應于一條入射光線，只有一條反射光線和一條折射光線，反射光線和折射光線的方向隨入射光線方向的改變而改變。如果讓一條光線逆著反射光線的方向射到界面上，那么這條光線就會逆著原來入射光線OA反射出去，說明光在反射時，光路

6、是可逆的。同樣，若將一條光線逆著折射光線的方向射到界面上，那么這條光線也會逆著原來的入射光線OA傳播，這說明光在折射時，光路也是可逆的。若光線沿垂直界面方向入射，入射角為零，那么根據(jù)反射定律可知反射角為零。按照光的折射規(guī)律可知折射角也為零，此時入射光線、反射光線、折射光線都與法線方向重合，那么我們需要用三個箭頭，在一條直線上分別將三條光線表示出來如圖C所示。例2、在星光燦爛的夜晚仰望天空，會看到繁星在夜空中閃爍，像是頑皮的孩子在不時地眨著眼睛，造成這種現(xiàn)象的原因是（ ）A A 星星的發(fā)光是斷斷續(xù)續(xù)的B B 被其它星體瞬間遮擋的結果C C 星光被地球大氣層反射的結果D D星光被地球大氣層折射的結

7、果解析：星光燦爛的夜晚，星光閃爍是自然界中常見的一種光現(xiàn)象。光能夠在真空中傳播，也能夠在空氣、水、玻璃等介質中傳播。在同一種均勻介質里，光是直線傳播的。如果介質不均勻，光在傳播時方向會偏折，從密度小的部分傳入密度大的部分時，相當于以空氣進入水或別的透明的介質那樣，要稍微向法線方向偏折。因此，光在空氣中也會發(fā)生折射現(xiàn)象，這是分析解答本題的關鍵和根據(jù)。因此，正確答案為D。說明：星光閃爍并不是星體本身發(fā)光在閃動，而是由于在大氣層的密度不均勻又經(jīng)常發(fā)生變化，從遠處恒星發(fā)來光進入地球大氣層后，折射光線的方向發(fā)生變化，使折射光線“搖擺不定”。因此，看到“星光”在不停閃爍。當大氣中的水氣含量較多時，這種閃爍

8、一般更明顯，所以夏天或秋天夜晚的星光閃爍得特別強烈。例3在碗底放一枚硬幣，把碗移動到眼睛剛好看不到硬幣的地方。保持眼睛與碗的位置不變，請另一位同學向碗里倒水，你觀察到什么現(xiàn)象？產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是什么？答：當水到一定深度時，眼睛便可看到硬幣。這是因為從硬幣射到空氣中的光線在水面處發(fā)生折射，經(jīng)折射后，人眼看到的是折射后所成的像，此像是虛象，此實際位置偏高，所以，使硬幣的位置看起來升高了。例4如圖a所示，在凸透鏡的焦點以外有一個發(fā)光點S，自發(fā)光點S向凸透鏡任意引兩條光線SA和SB，畫出經(jīng)凸透鏡折射以后這兩條光線的行進方向。 圖b解析：自S點射向凸透鏡的無數(shù)條光線，經(jīng)凸透鏡折射后都將會聚一點，這一點

9、就是發(fā)光點S的像S。入射光線SA、SB的射出光線，也必會聚在S。只要掌握無數(shù)條光線中兩條的行進方向。就可以確定S的位置，從而也就找出了SA、SB兩條光線經(jīng)過折射后的行進方向。作圖：先作一條通過透鏡中心O的光線，方向不發(fā)生改變，再作一條平行于主軸的光線，折射后通過透鏡另一側的焦點。二條光線的交點S即發(fā)光點S的像。連結AS和BS，即為入射光線SA、SB折射后的行進方向，見圖b.例5如圖，一束光AO射在空氣與水的界面處，則杯底可能被照亮的點為（ ）AE點 BF點 CG點 DH點解析：根據(jù)光的折射規(guī)律可知光從空氣射入水中折射光線與入射光線在法線兩側，折射角小于入射角，作出光路圖，如圖乙，應選B。例6水

10、中有一長方形的密封透明容器，內(nèi)部是空氣。畫出光從水射入容器又射回水中的光路圖。解析：先作出法線，再明確光線AO是從水進入空氣，則折射光線遠離法線，再射到下表面時，是從空氣進入水，折射光線靠近法線。由于上下兩個界面平行，那么最后出射光線OA與入射光線AO應是平行的.如圖b。 圖b 例7如圖11所示，ABCD中的AB是AB物體經(jīng)過凸透鏡后在光屏上所成的像，其中哪種情況是可能的？解析：根據(jù)凸透鏡的成像規(guī)律，當物體放在2f以外，通過凸透鏡可以得到一個倒立縮小的實像，所以（A）所示情況不可能，（B）所表示的情況可能。因當物體放在f與2f間，通過透鏡可以得到一個倒立放大的像，因此（C）也可能。（B）所示情

11、況，是在屏上獲得一個比物小的像，利用這個特點人們制成照相機。（C）所示情況，是在屏上獲得一個比物大的象，利用這個特點人們制成了幻燈機。需要注意的是，（D）所示情況不可能發(fā)生，當物體AB在f以內(nèi)通過凸透鏡的光不再會聚，因此在透鏡的異側不能用光屏接到實像，此時逆光望去，與物同側有一個比物大的正立虛像，因此（D）情況不可能?！就骄毩暋恳?、填空題1 1 一束光線垂直射到水面上，入射角是_度，反射角是_度，折射角是_度。2 2 漁民叉魚時，看到的魚比魚的實際位置_一些。這是因為魚從水中射出的光線在水面發(fā)生了_射的緣故。3 3 如圖是光從玻璃射到空氣的情況，其中MM為界面，則OA是_光線，入射角是_度。

12、界面_方是空氣。4 4 想利用凸透鏡使小燈泡發(fā)出光線變成平行光，應該把小燈泡放在凸透鏡的_上。5 5 光線從與界面成30角的方向向由空氣射入某種液體中，反射光線和折射光線剛好垂直，則反射角為_度，折射角為_度。6 6 某位同學的眼睛是400度，這位同學是_（填“近視眼”或“遠視眼”），鏡片的焦距為_m是_（填“凸透鏡”或“凹透鏡”）7 7 正常眼睛的遠點在_cm處，近點在大約_cm處。正常眼睛觀察近處物體最清晰又不疲勞的距離大約是_cm，叫做明視距離。8 8 有下列光學器具：照相機、潛望鏡、幻燈機、穿衣鏡、放大鏡、牙醫(yī)內(nèi)窺鏡，可以把它們分成兩類：第一類包括_，其特征為_；第二類包括_，其特征為

13、_;9 9 一凸透鏡正對太陽光，在離透鏡中心10cm處的屏幕上形成一個最小亮點。用它作照相機的鏡頭，拍攝一個縮小的像，景物與鏡頭應大于_距離。10.如圖，有一個寫著F字樣的膠片放在教學用投影儀上，此時屏幕上剛好形成一個清晰的像。請在屏幕上畫出F的像，如果得到更大的像，應使投影儀_（填“遠離”、“靠近”）屏幕，并把透鏡向_（填“上”或“下”）移動。11.在玻璃板上滴一滴水，把玻璃板蓋在字面上，會發(fā)現(xiàn)字_，這滴水相當于一個_。二、選擇題：1下列屬于光的折射現(xiàn)象的是（ ）A小孔成像 B平面鏡成像 C 影子的形成 D凸透鏡成像2如圖是發(fā)光點S射出光線在空氣和水的界面發(fā)生折射，折射光線射到水中P點，其中

14、正確的光路是（ ）ASAP BSBP CSCP D無法判定3如圖所示是光線射到厚玻璃上發(fā)生折射的情況，其中正確的光路圖是（ ）4如圖，光線從空氣射入某液體中，入射角為45，折射角為30，光線射到液體底部水平放置的平面鏡上又反射回來，最后光線又回到空氣中，這時折射角（ ）A仍為30 B應為45 C在30與45之間 D無法確定 (第4題) 5下列說法正確的是（ ）A A 實像和虛像都能顯示在光屏上。B B 實像和虛像都不能顯示在光屏上。C C 虛像能用眼睛看到，但不能顯示在光屏上。D D實像能用眼睛看到，但不能顯示在光屏上。6物體在凸透鏡前30厘米的地方，在離物體45厘米的光屏上可以得到燭焰的清晰

15、的像，則（ ）A A 凸透鏡的焦距是90厘米，像是放大的B B 凸透鏡的焦距是18厘米，像與物是等大的。C C 凸透鏡的焦距是10厘米，像是放大的。D凸透鏡的焦距是10厘米，像是縮小的。7在凸透鏡成像的實驗中，將透鏡的上半部分蓋住，則屏上原來的實像變化是（ ）A像的上半部分消失 B像的下半部分消失C像變暗 D像消失8一束光通過透鏡的光路如圖所示，哪幅圖是正確的（ ）9如圖是遠近不同的物體發(fā)出的光線經(jīng)過人眼晶狀體折射后的光路圖，下列說法中正確的是（ ）A A 這種眼睛叫近視眼B B 由于甲圖中晶狀體對光線的折射能力強，乙圖中晶狀體對光線的偏折能力較弱，使遠近不同處的物體發(fā)出的光線都能落在視網(wǎng)膜上

16、，這是正常的眼睛調(diào)節(jié)。C C 甲圖晶狀體薄，乙圖晶狀體厚D D甲圖晶狀體對光線偏折能力弱。10如圖是光線經(jīng)過眼鏡進入人眼的光路圖，下列說法正確的是（ ）A A 此是患的是遠視眼B B 此人患的是近視眼C C 此人的眼鏡是起發(fā)散光線的作用D此人的眼鏡是近視眼鏡三、解答題閱讀下面短文兩小兒辯日孔子東游，見兩小兒辯斗，問其故。一兒曰：“我以日始出時去人近，而日中時遠也?！币粌阂栽怀踹h，而日中時近也。一兒曰：“日初出大如車蓋，及日中則如盤盂，此不為遠者小而近者大乎？”一兒曰：“日初出滄滄涼涼，及其日中如探湯，此不為近者熱而遠者涼乎？”孔子不能決也。兩小兒笑曰：“孰為汝多知似乎！”注釋：去距離孰為汝多知

17、乎！誰說你多智慧呢！這個故事寫得生動而又寓意深刻，請你根據(jù)自己的理解，做下列填空。（1）兩小兒在爭辯中，用到了物理學中_部分知識；（2）他們探索自然現(xiàn)象時采用的方法是_；（3）他們探索自然現(xiàn)象的態(tài)度是_；（4）他們在爭辯中，各執(zhí)已見，不接納對方觀點，表現(xiàn)了他們_；（5）他們對孔子的議論說明兩小兒_。參考答案一、填空題10,0,0 2.高，折 3. 折射，30，上 4. 焦點 5.60， 30 6.近視眼，0.25，凹透鏡 7. 無限遠處，20,25 8. 照相機、幻燈機、放大鏡；使用凸透鏡；潛望鏡、穿衣鏡，牙醫(yī)的內(nèi)窺鏡；使用平面鏡。9.20cm 10.遠離，下 11.變大，凸透鏡二、選擇題1.D 2.A