初中物理八年級上冊透鏡學習指導

透鏡【課前復習】關于《光的折射》的知識，你還記得嗎？我來考考你：1．什么叫折射？2．光從空氣斜射入水中時，折射光線會怎樣？3．利用光的折射可以解釋哪些現(xiàn)象？4．棱鏡把太陽光折射后分解成哪幾種顏色的光？5．看不見的光：紅外線和紫外線的作用是什么？這部分知識較多，我想如果你是認真學習了，一定還能記得：光從一種介質斜射入另一種介質時，傳播方向發(fā)生偏折，這種現(xiàn)象叫做光的折射，光從空氣斜射入水或其他介質中時，折射光線向法線方向偏折，池水看起來比實際的“淺”，通過厚玻璃看到鋼筆會錯位等現(xiàn)象都可以用光的折射來解釋．太陽光經過棱鏡后分解成紅、橙、黃、綠、藍、靛、紫七種不同顏色的光．紅外線的作用是制成紅外線夜視儀，還可以用來遙控，紫外線的作用是使熒光物質發(fā)光，殺菌等．了解了光的折射的相關知識后，你來閱讀一下《透鏡》這一節(jié)的知識，做做以下幾道題目：1．透鏡按形狀分為兩種，一種是__________透鏡，一種是__________透鏡．2．凸透鏡的作用是_______________，凹透鏡的作用是_______________．3．凸透鏡能使平行于__________的光會聚到一點，這個點叫做__________，這個點到光心的距離叫做__________．

【學習目標】1．了解什么是凸透鏡，什么是凹透鏡．2．了解透鏡的焦點、焦距．3．了解凸透鏡和凹透鏡對光的作用．4．知道凸透鏡對光的會聚作用和凹透鏡對光的發(fā)散作用．

【基礎知識精講】

眼鏡在生活中很常見，你戴眼鏡嗎？你知道眼鏡片的形狀、作用嗎？這些眼鏡可以幫助人們矯正視力、保護眼睛．無論是近視眼鏡還是遠視眼鏡，它們的鏡片都是透鏡．1．凸透鏡和凹透鏡你觀察過你的眼鏡片嗎？摸一摸它的形狀有什么特點？如果你戴的是近視眼鏡，其鏡片的形狀是中間薄，邊緣厚，這種透鏡叫做凹透鏡；如果你戴的是遠視眼鏡，或你找一付老人戴的花鏡來摸摸，你會發(fā)現(xiàn)鏡片的特點是中間厚，邊緣薄，這種透鏡叫凸透鏡．根據透鏡的形狀，可將其分為兩種，一種叫凸透鏡，一種叫凹透鏡．下圖中是幾種稍有差別的凸透鏡和凹透鏡．

你能分辨出透鏡的種類了嗎？我想最直接、最簡單的辦法就是用手摸一摸．2．透鏡上的物理名詞要研究透鏡的作用及應用，我們就要先知道透鏡上的幾個物理名詞，它們是透鏡上的特殊位置，下面我們來一一認識．（1）光心：我們知道，透鏡是用玻璃、塑料或其他透明物質做的，光從透鏡的一側經過透鏡到另一側時，一般要發(fā)生兩次折射，第一次是從空氣射向玻璃，第二次是從玻璃再折射到空氣中．是不是所有的光都會被透鏡改變方向呢？不是，透鏡上有一個特殊的點，經過這個點的光線經過透鏡時傳播方向并不改變，也就是說不會發(fā)生折射，這個點就叫光心．如圖3—2所示．一個透鏡有一個光心O點，它大致位于透鏡的中心處．（2）主光軸：凸透鏡和凹透鏡的外形邊框是由兩個球面組合而成的．如圖3—3所示．通過兩球面的兩球心C1和C2，我們可以畫一條直線，這條直線就叫主光軸．主光軸的定義就是通過組成透鏡的兩個球面的球心的直線．光心也在主光軸上．（3）焦點：凸透鏡有一個特點，當一組平行于主光軸的光線經過凸透鏡折射后，會在另一側聚于一點，這一點在主光軸上，我們稱之為焦點，用F表示．根據光在折射時光路是可逆的原理，我們可以得到結論：由凸透鏡焦點發(fā)出的光線經過凸透鏡后會變成平行于主光軸的一組光線．每一個透鏡都有兩個焦點，分別位于光心的兩側．如圖3—4所示．（4）焦距：光心和焦點都是位于主光軸上的點，光心和焦點的距離，我們稱之為焦距．用字母f表示．如圖中所示．3．凸透鏡對光線的作用研究完透鏡上的物理名詞后，我們來看看透鏡對光線的作用．凸透鏡對光線有什么作用？我們可以通過作圖來知道．如圖3—5所示，從凸透鏡左側一點A發(fā)出的一組光線，我們選其中的兩條來研究，一條是經過光心的光線，另一條是平行于主光軸的光線，根據它們的特點我們可以畫出如圖所示的光路圖．如果這束光線不經過凸透鏡，那么它的“寬度”會像上圖中虛線畫的那樣．我們比較一下可以得出：經過凸透鏡折射后，光線變“窄”了，所以我們說凸透鏡對光線有會聚作用．你也許要問：為什么凸透鏡對光線有會聚作用？我來解釋一下．在“光的折射”一節(jié)中，我們知道，平行于三棱鏡底邊的光線經過三棱鏡后，折射光線會向底邊偏折，像圖3—6所畫的那樣．凸透鏡可以被我們分解成無數(shù)個小三棱鏡，如圖3—7所示，那么一組平行于主光軸的光線經過每個小三棱鏡的折射后，每一條折射光線都會向每一個小三棱鏡的底邊偏折，于是就形成了圖中所示的光路圖．我們可以看到：凸透鏡對光線有會聚作用．4．凹透鏡對光線的作用凹透鏡對光線有什么作用？我們可以仿照研究凸透鏡那樣．畫出光路圖．同樣把凹透鏡分成若干個小三棱鏡，讓一組平行于凹透鏡主光軸的光線經過后，畫出如右圖所示的光路圖．我們發(fā)現(xiàn)：平行于凹透鏡主光軸的光線經過凹透鏡后變得發(fā)散了．將這些折射光線反向延長，發(fā)現(xiàn)它們會交于主光軸上的一點，這點就是凹透鏡的焦點F．凹透鏡的焦點是這樣確定的．你明白了嗎？根據光在折射時光路的可逆性，我們可以得到如下結論：射向凹透鏡另一側焦點的光線．經過凹透鏡折射后，會成為一組平行于主光軸的光線．如果我們將原光線延長，和折射光線進行“寬度”的“比較”，如圖3—9所示，可以得出：凹透鏡對光線有發(fā)散作用．

根據凸透鏡和凹透鏡對光線的作用，我們將凸透鏡稱為會聚透鏡，將凹透鏡稱為發(fā)散透鏡．你能根據凸透鏡和凹透鏡對光線的作用，在圖3—10中填上適當?shù)耐哥R嗎？我想你一定能行．圖中：甲、丙應填凸透鏡，乙、丁應填凹透鏡．你做對了嗎？

【學習方法指導】測凸透鏡焦距的方法給你一個凸透鏡，你能粗略地測出它的焦距嗎？你能想出幾種方法？測凸透鏡焦距的方法有好多種，根據你現(xiàn)有的知識水平，在這里我只介紹兩種方法，隨著對凸透鏡成像規(guī)律的學習，你還會找出其他的測量方法的．第一種方法我們用的工具是桌面、刻度尺．由于太陽比地球大得多，而且太陽離地球的距離很遠，因此太陽光到達地球后就看作是平行光線了．利用太陽光線我們就可以開始實驗了．將凸透鏡放在靠近窗戶的桌面上方，讓太陽光經過凸透鏡會聚在桌面上，慢慢移動凸透鏡的位置，在桌面上找到一個最亮的點，這個點就是凸透鏡的焦點．這時用刻度尺測出桌面和凸透鏡的距離，這個距離值就是凸透鏡的焦距．第二種方法用的工具是點光源、刻度尺．用小電燈泡做為點光源，點亮后放在凸透鏡一側，慢慢移動燈泡，在凸透鏡另一側找到一組平行光線，這時用刻度尺測出燈泡和凸透鏡的距離，就是凸透鏡的焦距．這兩種方法都是用凸透鏡的焦點和平行光線的關系，掌握了這兩種方法，你對凸透鏡的知識也就完全理解了．

【拓展訓練】會變魔術的酒杯我國宋代的何遽所著的《春渚記聞》卷九記載：一位叫陳皋的將軍，從發(fā)掘古墓的人手中得到一個古代的瑪瑙杯．他用這酒杯貯水磨墨，無意中見到杯水之中有一條長約20mm的小鯽魚在游動，十分可愛，他伸手去抓，抓不著；把杯中水倒出來檢查，也沒有小魚；把水又倒入杯中，小魚又出現(xiàn)了．陳將軍把這只瑪瑙杯視為寶物珍藏．宋朝《真率筆記》一書中也記載了一種“青華酒杯”，杯中有酒時，杯底有一朵花，“視之宛然，取之若影”．明朝和清朝的書中，也有過類似記載，在酒杯中倒入酒就會出現(xiàn)一只蝴蝶，或一個人頭像．我們的祖先在幾百年前（也許幾千年以前）就會用酒杯變魔術了．這個謎現(xiàn)在已經揭開，并且仿制出了這種酒杯．這種杯的構造是：在杯底中心嵌入一個凸透鏡，在杯腳里某一點上以極細彈簧（游絲）裝上一只小魚或彩色蝴蝶，也可以固定一個人頭像或一朵花，如圖3—11所示．其原理是光學上的復合透鏡成像原理．小魚或人頭像固定于凸透鏡的焦點之外很接近焦點處，當杯中未倒酒時，根據凸透鏡成像規(guī)律，所成的像為實像，且在人眼同一側，所以人眼看不到像．當杯中倒入酒（或水）后，由于杯底的凸透鏡