神奇的透鏡

課時(shí)4.1凸透鏡與凹透鏡

學(xué)習(xí)目標(biāo)

2022年課程標(biāo)準(zhǔn)物理素養(yǎng)

物理觀念：凸透鏡和凹透鏡，主光軸，光心，凸透鏡對(duì)光的會(huì)聚作

2.3.5/解凸透鏡對(duì)光的會(huì)聚作

用，凹透鏡對(duì)光發(fā)散作用，焦點(diǎn)和焦距，透鏡的三條特殊光線。

用和凹透鏡對(duì)光的發(fā)散作用。探究

科學(xué)思維：通過實(shí)驗(yàn)探究，了解凸透鏡和凹透鏡對(duì)光的作用。

并了解凸透鏡成像的規(guī)律。了解凸

科學(xué)探究：利用太陽光測(cè)量凸透鏡的焦距。

透鏡成像規(guī)律的應(yīng)用。

科學(xué)態(tài)度與貢任：能初步領(lǐng)略透鏡對(duì)光的神奇作用，激發(fā)求知欲

2預(yù)習(xí)導(dǎo)學(xué)

知識(shí)點(diǎn)一、凸透鏡

L凸透鏡

中間厚、邊緣薄的透鏡，叫凸透鏡，凸透鏡對(duì)光有會(huì)聚作用，又叫會(huì)聚透鏡，兩個(gè)面中至少有一個(gè)是球

面，如果透鏡的厚度遠(yuǎn)小于球面的半徑，這種透鏡就叫作薄透鏡。

2.透鏡的結(jié)構(gòu)

（1）主光軸：通過透鏡兩個(gè)球面球心的直線叫主光軸，簡(jiǎn)稱主軸。每個(gè)透鏡都有一個(gè)主軸，主軸用點(diǎn)線

表示

（2）光心（。）：透鏡主軸上有個(gè)特殊的點(diǎn)，通過這個(gè)點(diǎn)的光傳播方向不變，這個(gè)點(diǎn)叫透鏡的光心?？?/p>

以認(rèn)為薄透鏡就在透鏡的中心。

（3）焦點(diǎn)（尸）：平行于主光軸的光經(jīng)凸透鏡折射后會(huì)聚的點(diǎn)稱為凸透鏡的焦點(diǎn)。

（4）焦距（f）：凸透鏡的兩側(cè)各有一個(gè)焦點(diǎn)，焦點(diǎn)到光心的距離稱為焦距、

特別提醒

凸透鏡的焦距越長(zhǎng)，凸透鏡對(duì)光的會(huì)聚作用越小。

知識(shí)點(diǎn)二、凹透鏡

中間薄、邊緣厚的透鏡稱為凹透鏡，凹透鏡對(duì)光有發(fā)散作用，又叫發(fā)散透鏡。

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凹透鏡的虛焦點(diǎn)：凹透鏡能便跟主光軸平行的光發(fā)散，且發(fā)散的光反向延長(zhǎng)線相交在主光軸上的一點(diǎn),

這個(gè)點(diǎn)不是實(shí)際光線會(huì)聚的點(diǎn)，所以叫虛焦點(diǎn)，用F表示。凹透鏡兩側(cè)各有一個(gè)虛焦點(diǎn)

知識(shí)點(diǎn)三、透鏡對(duì)光的作用

1.凸透鏡對(duì)光的會(huì)聚作用

如圖所示，讓平行于凸透鏡主光軸的幾束光射向凸透鏡，觀察到光通過凸透鏡后會(huì)聚于主光軸上的一

2.凹透鏡對(duì)光的發(fā)散作用

如圖所示，讓平行于凹透鏡主光軸的幾束光射向凹透鏡，觀察到光通過凹透鏡后會(huì)偏離主光軸散開,

但其反向延長(zhǎng)線交于主光軸上的一點(diǎn)。

3.對(duì)“會(huì)聚作用”和“發(fā)散作用”的理解

（1）凸透鏡對(duì)光有會(huì)聚作用，指的是折射光的方向比入射光的方向更靠近主光軸，即通過凸透鏡的光

將主光軸方向偏折，如圖所示。

（2）凹透鏡對(duì)光有發(fā)散作用，指的是折射光的方向比入射光的方向更偏離主:光軸，即通過凹透鏡的光

將向遠(yuǎn)離主光軸方向偏折，如圖所示。

特別提醒

（1）會(huì)聚作用#光一定會(huì)聚，發(fā)散作用W光一定發(fā)散

①會(huì)聚作用是指能使折射光更靠近主光軸，但折射后的光大一定會(huì)相交與于一點(diǎn)。如圖曰所示，凸透

鏡使通過它的一束光更靠近主光軸，但該光束依然不會(huì)相交于一點(diǎn)。

②發(fā)散作用是指能使折射光更遠(yuǎn)離主光釉，但折射后的光乜可能會(huì)相交于一點(diǎn)。如圖乙所示，凹透鏡

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對(duì)通過它的一束會(huì)聚光有發(fā)散作用，但光經(jīng)過凹透鏡后還能相交于一點(diǎn)。

知識(shí)點(diǎn)四、透鏡的三條特殊（主要）光線

三條特殊光線是指：通過光心的光線、平行于主光軸的光線、經(jīng)過焦點(diǎn)（對(duì)凹透鏡來說應(yīng)該是射向另

一側(cè)焦點(diǎn)）的光線。這三條光線經(jīng)凸透鏡和凹透鏡折射后的情況見下表:

cr|crj

凸

」^n|FC

透1c

鏡通過光心的光線經(jīng)凸透鏡折射平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡通過焦點(diǎn)的光線經(jīng)凸透鏡折射后

后，傳播方向不變折射后，經(jīng)過另一側(cè)的焦點(diǎn)平行于主光軸

____A?

凹c廣6C廠二:。:CF亍卜寧C

透

平行于主光軸的光線經(jīng)凹透鏡

鏡經(jīng)光心的光線經(jīng)凹透鏡折射后，射向凹透鏡另一側(cè)虛焦點(diǎn)的光線

折射后，折射光線的反向延長(zhǎng)

傳播方向不變經(jīng)凹透鏡折射后，平行于主光軸

線經(jīng)過凹透鏡同側(cè)虛焦點(diǎn)

問題探究

情景問題一：用照相機(jī)（如下圖）拍照，可以把瞬間的情景留作永恒的記憶；用投影儀投影，可以使教室

里的同學(xué)看到放大的圖片；用顯微鏡觀察，可以讓化驗(yàn)室的醫(yī)生看見血液中的各種細(xì)胞……這些儀器共同

的主要光學(xué)元件是什么？它們對(duì)光有什么作用呢？

【角度1】凸透鏡與凹透鏡

【典例1】（2023上?重慶?八年級(jí)重慶南開中學(xué)?？计谥校┤鐖D所示，對(duì)光有發(fā)散作用的透鏡有（）

①②③④⑤⑥

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甲乙

【答案】凹透凹透

【解析】甲圖中，平行光經(jīng)透鏡以后發(fā)散，說明是凹透鏡：乙圖中，會(huì)聚光線經(jīng)透鏡折射后變?yōu)槠叫?/p>

光，光線比原來更發(fā)散，說明是凹透鏡。

【變式2-1］（2023上?全國?八年級(jí)校聯(lián)考專題練習(xí)）如圖所示,是一副眼鏡放到太陽光下，眼鏡到地面的

距離在一倍焦距以內(nèi)，在地面上觀察到的情境，由此可以判斷鏡片是（）

A.凸面鏡B.凹面鏡C.凹透鏡D.凸透鏡

【答案】C

【解析】對(duì)光起會(huì)聚作用的是凸透鏡，對(duì)?光起發(fā)散作用的是凹透鏡。將眼鏡放到太陽光下，眼鏡到地面的

距離在一倍焦距以內(nèi)，由圖知，陽光通過眼鏡形成的光斑四周亮、中間暗，說明該眼鏡對(duì)光線起發(fā)散作用,

所以是凹透鏡。

故選C。

【變式2-2］（23-24八年級(jí)上?安徽羌湖?期中）如圖是兩束光分別射向并通過甲和乙兩透鏡的光路圖。由

圖可知甲是（選填“凸透鏡''或“凹透鏡”），此透鏡對(duì)光有（選填“會(huì)聚”或“發(fā)散”）作用。

甲透鏡乙透鏡

【答案】凹透鏡發(fā)散

【解析】口］［2］由圖可知，通過甲的光線比起入射光線更加遠(yuǎn)離主光軸，即甲透鏡對(duì)光線具有發(fā)散作用，故

甲透鏡為凹透鏡，通過乙的光線比入射光線更靠近主光軸，即乙透鏡對(duì)光線具有會(huì)聚作用，故乙透鏡為凸

透鏡。

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【角度3】透鏡的三條特殊光線

【典例3】（2023下?海南省直轄縣級(jí)單位?八年級(jí)校考期中）如圖，F(xiàn)是透鏡的焦點(diǎn)，其中正確的光路圖是

【解析】A.通過透鏡光心的光線傳播方向不變。故A錯(cuò)誤；

B.與主光軸平行的光線通過凸透鏡后，經(jīng)過凸透鏡焦點(diǎn)。故B錯(cuò)誤：

C.叫透鏡對(duì)光起發(fā)散作用，與主光軸平行的光線，通過凹透鏡后，遠(yuǎn)離主光軸，但反射延長(zhǎng)線經(jīng)過透鏡另

一側(cè)的焦點(diǎn)。故C正確；

D.凹透鏡對(duì)光起發(fā)散作用，從焦點(diǎn)射向透鏡的光線，經(jīng)凹透鏡發(fā)散后，應(yīng)該更加地與主光軸分離，而不是

與主光軸平行。故D錯(cuò)誤。

故選C。

【變式3-1］（23-24八年級(jí)下?甘肅酒泉?期末）根據(jù)下圖中透鏡的入射光線和折射光線，作出相應(yīng)的

【答案】見解析

【解析】［1］平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后折射光線經(jīng)過焦點(diǎn)；經(jīng)過焦點(diǎn)的光線經(jīng)凸透鏡折射后折射

光線平行于主光軸射出。如圖所示：

A

⑵經(jīng)過凹透鏡光心的光線經(jīng)凹透鏡折射后其傳播方向不變；射向凹透鏡虛焦點(diǎn)的光線經(jīng)凹透鏡折射后折射

光線平行于主光軸射出。如圖所示：

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【角度4】測(cè)量凸透鏡焦距

【典例4］（23-24八年級(jí)上?江蘇南京?期末）小芳先在紙上畫了一個(gè)小于凸透鏡大小的圓環(huán)。如圖所示,

將凸透鏡正對(duì)太陽光。在其下方距透鏡10cm處的白紙上的光斑恰好與圓環(huán)重合，這個(gè)現(xiàn)象表明凸透鏡對(duì)光

有作用；當(dāng)將該凸透鏡靠近白紙垂直移動(dòng)6cm時(shí)，此時(shí)白紙I二的光斑再次與圓環(huán)重合，此過程

中光斑的大?。ㄟx填"先變小后變大''或"先變大后變小”），通過計(jì)算可以得到該凸透鏡的焦距為

【答案】會(huì)聚先變小后變大7

【解析】［1］小芳先在紙上畫一個(gè)小于透鏡大小的圓環(huán)，將凸透鏡正對(duì)太陽光，在其下方距透鏡10cm處的白

紙二的光斑恰好與圓環(huán)重合，這表明光會(huì)聚了，即凸透鏡對(duì)光線具有會(huì)聚作用。

［2］［3］當(dāng)將該透鏡靠近白紙垂直移動(dòng)6cm時(shí)，此時(shí)白紙上的光斑都不是最小最亮的光斑，也就是說不是凸透

鏡的焦點(diǎn)的位置，說明凸透鏡的焦點(diǎn)在兩次出現(xiàn)光斑的中間，可知此過程中的光斑是先變小后變大，兩次

光斑之間的距離為6cm,凸透鏡俵點(diǎn)距第一次的光斑距離為

i/、

—x6cm=3cm

2

該凸透鏡的焦距為

f=10cm-3cm=7cm

【變式4-1］（23-24八年級(jí)下?廣東湛江?階段練習(xí)）利用太陽光測(cè)凸透鏡焦距，操作時(shí)需前后移動(dòng)白紙得

到最亮的光斑，如圖甲A和B是兩名同學(xué)的操作示意圖，分別測(cè)得該光斑到光心的距離為10.1cm和

9.9cm,則凸透鏡的焦距是cm。如圖乙所示，兩束光線原本相交于3點(diǎn)，在框內(nèi)放一個(gè)透鏡后相交于

力點(diǎn)，則該透鏡是透鏡。

白紙人白紙B

甲乙

【答案】最小9.9凹

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【解析】［1］利用太陽光測(cè)凸透鏡焦距，操作時(shí)需前后移動(dòng)白紙得到最小最亮的光斑，即為焦點(diǎn)，焦點(diǎn)到光

心的距離為焦距。

［2］如圖甲A和B是兩名同學(xué)的操作示意圖，分別測(cè)得該光斑到光心的距離為10.1cm和9.9cm,該實(shí)驗(yàn)中太

陽光應(yīng)該垂直射向凸透鏡，B同學(xué)的測(cè)量方法正確，則凸透鏡的焦距是9.9cm。

［3］如圖乙所示，兩束光線原本相交于3點(diǎn)，在框內(nèi)放?個(gè)透鏡后相交于4點(diǎn)，說明光線通過該透鏡后比以

前發(fā)散了一些，則該透鏡是凹透鏡。

【基礎(chǔ)強(qiáng)化】

1.（2023上?黑龍江綏化?八年級(jí)?？计谥校┤鐖D所示的六塊玻璃制成的透鏡中，屬于凸透鏡的是

作用。

【答案】ACD會(huì)聚BEF發(fā)散

【解析】口北2］中間比邊緣厚的透鏡是凸透鏡，則圖中的ACD屬于凸透鏡，凸透鏡對(duì)光有會(huì)聚作用，又叫

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會(huì)聚透鏡。

[3][4]中間比邊緣薄的透鏡是凹透鏡，則圖中的BEF屬于凹透鏡，凹透鏡對(duì)光具有發(fā)散作用，又叫發(fā)散透鏡。

2.（23-24八年級(jí)上?安徽安慶?期末）如圖，截面為長(zhǎng)方形、中空部分為橢圓形的玻璃體如圖所示。則這個(gè)

【解析】玻璃材質(zhì)的中空部分是空氣，此玻璃體可以看成由左右兩個(gè)凹透鏡組成。凹透鏡對(duì)光具有發(fā)散作

用。

3.（23-24八年級(jí)上?山東濟(jì)寧?期末）圖所示的透鏡中屬于凹透鏡的有（選填字母）；極少數(shù)

游客在山上游玩時(shí)隨意丟棄玻璃瓶，這樣做可能引起山林火災(zāi)。這是因?yàn)槭⒂兴钠孔酉喈?dāng)于

（選填“凸”或"凹”）透鏡.陽光經(jīng)折射后.可能引燃枯葉c

（a）（b）（c）（d）

【答案】b、c凸

【解析】[1]中間薄邊緣厚的透鏡叫凹透鏡。由圖知道，6、c中間薄邊緣厚屬于凹透鏡。

[2]純凈水瓶?jī)?nèi)有水，容易形成中間厚邊緣薄的水凸透鏡，即盛有水的瓶子相當(dāng)于凸透鏡。

4.（23-24九年級(jí)上?重慶?期末）森林中亂丟塑料瓶容易引發(fā)火災(zāi)，這是因?yàn)檠b水的塑料瓶可看成一個(gè)—

（選填“凸透鏡”或“凹透鏡”），對(duì)光有（選填“會(huì)聚”或“發(fā)散”）作用。

【答案】凸透鏡會(huì)聚

【解析】裝水的塑料瓶中間厚、邊緣薄，相當(dāng)于一個(gè)凸透鏡，對(duì)太陽光有會(huì)聚作用，如果熱量集中，

在易引起火災(zāi).

5.（23-24八年級(jí)上?吉林松原?期末）如圖所示，一束光經(jīng)過一個(gè)透鏡后會(huì)聚于主光軸上的點(diǎn)力，取下透鏡

后，光會(huì)聚于8點(diǎn)，則該透鏡起到（選填“會(huì)聚”或“發(fā)散”）作用，是透鏡。由此說明，

能將光線會(huì)聚于一點(diǎn)的透鏡（選填“一定”或“不一定”）是凸透鏡。

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【答案】發(fā)散凹不一定

【解析】口］［2］⑶一束光經(jīng)過一個(gè)透鏡后會(huì)聚于主光軸上的點(diǎn)兒取掉透鏡后，光會(huì)聚于8點(diǎn)，則該透鏡起

到發(fā)散作用，是凹透鏡，由此說明，能會(huì)聚于一點(diǎn)的透鏡不一定是凸透鏡。

【素養(yǎng)提升】

6.（2023上?安徽羌湖?八年級(jí)統(tǒng)考期中）如圖是兩束光分別射向并通過甲和乙兩透鏡的光路圖。由圖可知

甲是（選填“凸透鏡”或“凹透鏡”）,此透鏡對(duì)光有（選填“會(huì)聚”或“發(fā)散”）作用，

【解析】由圖可知，通過甲的光線比起入射光線更加遠(yuǎn)離主光軸，即甲透鏡對(duì)光線具有發(fā)散作用，故

甲透鏡為凹透鏡，通過乙的光線比入射光線更靠近主光軸，即乙透鏡對(duì)光線具有會(huì)聚作用，故乙透鏡為凸

透鏡。

7.（2022上?河南洛陽?八年級(jí)統(tǒng)考期末）偃師區(qū)某中學(xué)的社團(tuán)成員小明做了這樣一個(gè)實(shí)驗(yàn)，把一張紙平放

在水平地面上，然后拿一個(gè)凸透鏡保持與地面水平放置，調(diào)整透鏡與紙的距離，紙上出現(xiàn)了一個(gè)很小、很

亮的光斑，如圖所示。此現(xiàn)象說明凸透鏡對(duì)光有作用，小明經(jīng)過思考后認(rèn)為紙上出現(xiàn)的光斑并不是

此透鏡的焦點(diǎn)，你認(rèn)為他的理由是o

【答案】會(huì)聚太陽光沒有平行于主光軸入射

【解析】［1］從圖中可以看到，太陽光相當(dāng)于平行光，經(jīng)過凸透鏡后，光線會(huì)聚起來，這說明了凸透鏡對(duì)光

有會(huì)聚作用。

8.（23-24八年級(jí)上?A南玉溪?階段練習(xí)）下圖中畫出了光線通過透鏡（圖中木畫出）的情形，其中凸透鏡

是（）

一、

abed

A.aB.bC.cD.b、c^d

【答案】C

【解析】a圖中透鏡對(duì)光有發(fā)散作用，囚此a為凹透鏡：b圖中透鏡對(duì)光也有?發(fā)散作用，囚此b為凹透鏡；c

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圖中透鏡對(duì)光有會(huì)聚作用，因此C為凸透鏡；d圖中透鏡對(duì)光有發(fā)散作用，因此d為凹透鏡。

故選C。

9.（23-24八年級(jí)上?河南鄭州?期末）小紅把透鏡正對(duì)太陽光貼在紙面上，紙面呈現(xiàn)一個(gè)與透鏡大小相當(dāng)?shù)?/p>

光斑。若透鏡遠(yuǎn)離紙的過程中光斑變大變暗，則該透鏡（）

A.是凸透鏡，對(duì)光有會(huì)聚作用B.是凹透鏡，對(duì)光有發(fā)散作用

C.是凸透鏡，對(duì)光有發(fā)散作月D.是凹透鏡，對(duì)光有會(huì)聚作用

【答案】B

【解析】凹透鏡對(duì)光線有發(fā)散作用，當(dāng)紙面上的光斑與透鏡大小相當(dāng)時(shí)，說明此時(shí)的光斑是透鏡的焦點(diǎn)，

透鏡遠(yuǎn)離紙的過程中光斑變大變暗，這是因?yàn)橥哥R的焦點(diǎn)在遠(yuǎn)離紙面的過程中，光斑的面積增大，但由于

透鏡的焦距不變，所以光斑的亮度會(huì)降低，因此該透鏡是凹透鏡，對(duì)光線有發(fā)散作用。故ACD不符合題意,

B符合題意。

故選B。

10.（2023上?江西?八年級(jí)校考期中）下列各組光學(xué)器件中都能對(duì)光線起發(fā)散作用的是（）

A.凹面鏡和凸透鏡B.凸面鏡和凹透鏡

C凹面鏡和凹透鏡D.凸面鏡和凸透境

【答案】B

【解析】凸面鏡和凹面鏡利用光的反射，凸面鏡對(duì)光線起發(fā)散作用，凹面鏡對(duì)光線起會(huì)聚作用；凸透鏡和

凹透鏡利用光的折射，凸透鏡對(duì)力線起會(huì)聚作用，凹透鏡對(duì)光線起發(fā)散作用。

故選Bo

11.（2022上?北京朝陽?八年級(jí)統(tǒng)考期末）一束跟主光軸平行的光通過凸透鏡的光路如圖所示,下列說法中

正確的是（）

B.任意一束平行光經(jīng)過凸透鏡后都可以會(huì)聚于尸點(diǎn)

C.。尸的距離越短，說明透鏡的折光能力越強(qiáng)

D.若把圖中凸透鏡的上半部分用手遮住該凸透鏡對(duì)光不具行會(huì)聚作用

【答案】C

【解析】A.。點(diǎn)是凸透鏡的中心，叫光心，不是焦點(diǎn)，故A錯(cuò)誤：

B.只有與凸透鏡主光軸平行的光束經(jīng)凸透鏡折射后才會(huì)會(huì)聚于焦點(diǎn)，故B錯(cuò)誤;

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C.凸透鏡的焦點(diǎn)F到光心。的距離叫焦距，凸透鏡的折光能力越強(qiáng)，焦點(diǎn)到光心的距離?也就是焦距0E越

短，故C正確;

D.把圖中凸透鏡的上半部分用手遮住，并不改變凸透鏡的形狀，不影響凸透鏡的會(huì)聚光線的性質(zhì)，只是穿

過凸透鏡的光線變少，故D錯(cuò)誤。

故選C。

12.（23-24八年級(jí)上?江蘇鹽城?階段練習(xí)）如圖所示，某同學(xué)將凸透鏡正對(duì)著太陽，將一張白紙?jiān)谕哥R的

另一側(cè)從緊靠透鏡處逐漸遠(yuǎn)離透鏡，看到的現(xiàn)象是（）

A.白紙上有光斑,且一直變小

B.白紙上有光斑,且先變小再變大

C.白紙上有光斑,且先變大再變小

D.白紙上有光斑,且一直變大

【答案】B

【解析】太陽光射向地球，可以認(rèn)為是平行光，太陽光正對(duì)凸透鏡，此時(shí)的太陽光平行于主光軸，經(jīng)過凸

透鏡折射后會(huì)聚在主光軸上，將一張白紙?jiān)谕哥R的另一側(cè)從緊靠透鏡處逐漸遠(yuǎn)離透鏡，在白紙上的光斑會(huì)

逐漸會(huì)聚，所以光斑變小，但當(dāng)白紙?jiān)谕雇哥R的焦點(diǎn)上時(shí)光斑最小，再緩慢遠(yuǎn)離透鏡時(shí)會(huì)聚的光就開始發(fā)

散，所以光斑又會(huì)變大，故ACD不符合題意，B符合題意。

故選B。

13.（2022上?天津?八年級(jí)?？计谀┰谙铝蟹娇蛑挟嫵龊线m的透鏡。

【答案】

【解析】第一個(gè)圖，折射光線比起入射光線更加靠近主光軸，透鏡對(duì)光線有會(huì)聚作用，因此填凸透