2、特点总结:
①在凸透镜成像中,判断“实像”与“虚像”的方法
利用凸透镜成像时,凡是实像都是倒立的,并且都能够在光屏上显示出来;凡是虚像都是正立的,虚像不能在光屏上显示出来。注意,这里所说的“正立”或“倒立”都是相对于物体放置的情况而言的,如果所得到的像跟物体放置的情况相同,就称为正立的像,反之就称为倒立的像。
②两个分界点
凸透镜的焦点是成实像和虚像的分界点、当物体位于焦点以外时,成倒立的实像;当物体位于焦点以内时,成正立的虚像,凸透镜的2倍焦距点是成放大和缩小实像的分界点,当物体位于2倍焦距以外时,成缩小的实像;当物体位于2倍焦距以内(但在焦点以外)时,成放大的实像。即1倍焦距分虚实,2倍焦距分大小。
③在利用凸透镜成放大实像时,像、像距、物距太小的变化情况是:
像变大,像距也变大,物距变小。
像变小,像距也变小,物距变大,
利用凸透镜成实像时,像与物在透镜的两侧;利用凸透镜观察物体放大的虚像时,像与物在透镜的同侧,且物过焦点后向透镜移动的过程中,像的放大倍数逐渐减小。
3、实际应用:
a、幻灯机的使用:幻灯机的镜头相当于一个凸透镜,透明的幻灯片相当于物体,银幕相当于光屏。为了使观众看到正立的像,幻灯片要倒着插在架上。
b、放大镜:是一个短焦距的凸透镜,让物体到凸透镜的距离小于焦距,透过凸透镜可以看到物体正立、放大的虚像。
c、照相机的使用:照相机的镜头相当于一个凸透镜,胶卷相当于光屏。照相时,景物到镜头的距离(物距)应大于2倍焦距,此时胶卷到镜头的距离(像距)在2倍焦距和1倍焦距之间。若要调节物距,一般是移动照相机,调节像距时,是旋转调焦环,调节镜头到胶片的距离,镜头往前伸,像距变大;镜头往后缩,像距变小。要想得到清晰的像,在调节像距的同时,必须调节物距;在调节物距的同时,也必须调节像距。
【典型例题】
例1、下图1中画出了光线通过透镜前后的方向,在图中画出适当类型的透镜。

图1 图2
解析:
已知入射光线和出射光线的方向,确定所用的光学器材。这类问题被称做光学的“黑箱”问题。这类问题有个非常简单的方法,因为要借助于直尺,所以称为“辅助法”或“工具法”用直尺如图1中虚线压在图上,尺的上边沿着入射光线摆放,然后观察这条光线的折射光线是否露出来,如果露出来(如本图)则不秃(凸),即是凹透镜。注意光线经凸透镜折射后靠近主光轴,所以压在尺的下面,看不见,就好像没有头发一样,是个秃子,取其与“凸”的谐音,就能记住应该是凸透镜;相反,则不秃,不凸(秃)就是凹透镜;如果秃(凸),就是看不到折射光线,则是凸透镜,所以本题应该是凹透镜。
答案:如图2所示。
例2、请画出图中入射光线经过透镜后的折射光线。

图3 图4
解析:
图3中经过凹透镜焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴射出;根据凸透镜的三条特殊光线可知,平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过另一侧焦点;过光心的光线传播方向不变。所以作图方法如下。
答案:

例3、某同学在做凸透镜成像的实验时,保持凸透镜稳定镜位置不变,如图所示,先后使蜡烛位于a、b、c、d四点,并分别调整光屏的位置,关于a、b、c、d四点的成像情况,他归纳出下列说法,其中正确的是( )

A.烛焰位于a点时,屏上出现的实像最小
B.烛焰位于c点时,屏上出现的实像最大
C.烛焰位于b点时,成等大倒立的实像
D.烛焰位于d点时,成放大的虚像
解析:
根据凸透镜成像规律可知:一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小,在成实像时具有“物近像远像越大”。所以根据此结论可判断,烛焰位于a点时,离透镜的距离最远,且在u>2f,所以在光屏上成倒立、缩小的实像,且像最小,故选项A正确;在b和c点时,因f<u<2f,所以成倒立、放大的实像,大于c点比b点离透镜近,故c点所成的实像最大,故选项B正确,选项C错误;当在d点时成一个正立、放大的虚像,故选项D也正确。
答案:ABD
例4、如图3所示,将平面镜放在垂直于凸透镜主光轴的位置,凸透镜和平面镜相距为d,一束平行于凸透镜主光轴的光线射向透镜,经平面镜反射后会聚于两镜的中点A,则此凸透镜的焦距为( )

A. d B. 
C.
D. 
解析:
本题将凸透镜与平面镜结合在一起进行考查,平行于主光轴的光线经凸透镜后会聚到焦点上,但光线还未到达焦点时,就被一平面镜反射了,由图可知,如果没有平面镜的话,光线应会聚在平面镜后点A的像点上,由平面镜成像规律,A的像点到平面镜的距离与点A到平面镜的距离是相等的,所以焦距
,本题答案为C。
例5、如图画出了光线通过透镜前、后的方向,请在图中虚线框内画出适当类型的透镜。

解析:
甲图中的透镜使光线的会聚点向后移动了,这说明透镜对光线起到了发散的作用,所以甲图中应为凹透镜。乙图中的透镜将本应聚集于一点的光线变成了平行光线,这也是对光线起到了发散的作用,所以乙图中也应为凹透镜。答案:凹透镜凹透镜。
评注:此类题在判断透镜的类型时,关键是看透镜对光线起到了什么样的作用,本题除了利用以上方法进行判断外,还可比较折射光线与入射光线,看它们是相互“靠近”还是相互“远离”(即折射光线与入射光线相比,是“偏离”了主光轴,还是“偏向”了主光轴)。如果折射光线相互远离,透镜对光线起发散作用,应为凹透镜;反之,若对光线起的是会聚作用,则为凸透镜。
例6、下图表示分别从凸透镜的两倍焦距和一倍焦距处射向透镜的光线。请在图中画出它们通过透镜后的光路(P、P′是与透镜距离等于2倍焦距的位置)

解析:
本题是一道关于光路的作图问题,主要考查的是凸透镜对光线的作用,凸透镜的成像规律,及光学作图的知识。凸透镜对光线有会聚作用,当光线经焦点射向透镜时,这条光线经透镜后会平行于主光轴射出;当光线经过透镜的二倍焦距处射向透镜后又会怎样呢?因为物体在凸透镜的二倍焦距处所成的像是等大的实像,所以我们可以将左边的点P看作透镜前的一个物点,则点P通过凸透镜所成的像点应在透镜的右边,且这两点是关于透镜对称的,所以这条光线经凸透镜折射后应经过右边的点P′,答案如图所示。