初中物理竞赛讲座5-光的折射及透镜

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1、澄池杯讲座（五）光的折射及透镜知识体系知识复习及解析1．光的折射(1)光的折射现象：当光由一种介质斜射入另一种介质时，传播方向一般会发生变化，这种现象叫做光的折射。(2)光的折射规律：①折射光线与入射光线、法线在同一平面内；②折射光线和入射光线分居法线两侧；③当光线从空气斜射入水中或其他介质时，折射角小于入射角，反之，折射角大于人射角；④当光线垂直射向介质表面时，传播方向不改变，此时入射角为零，折射角也为零．2．凸透镜的三条特殊光线(1)平行主光轴的光线折射后会聚于焦点。(2)通过焦点的光线，折射后平行主光轴。(3)通过光心的光线传播

2、方向不改变．3.凹透镜的三条特殊光线(1)经过光心的光线传播方向不改。(2)与主光轴平行的光线折射后的反向延长线过虚焦点。(3)射向虚焦点的光线折射后平行于主光轴。4．凸透镜成像规律5．透镜对光线有会聚和发散作用，可以改变光的传播方向。下图是透镜改变光传播方向的实例。“会聚”和“发散”都是相对于原入射光线而言的，并不是一定要会聚在一起，才叫“会聚”。同样，“发散”时，折射光线也可能是相交或平行的．如图甲，折射光线相对于入射光线来说是“会聚”了，因此方框黑箱中是一个凸透镜，而不是一个凹透镜。如乙，折射光线相交，如图一丙，折射光线平行，但

3、都相对于原入射光线而言“发散”了，所以，图乙和丙的黑箱中均应为一个凹透镜而不是一个凸透镜。6．凸透镜可成实像，也可成虚像，还可不成像，而凹透镜总是成虚像；凸透镜的像可放大，也可缩小，还可与物等大，而凹透镜成像总是缩小的；凸透镜的像到透镜的距离一定大于焦距f，而凹透镜所成的像随着物距的连续变化可分布在与物同侧的任何位置。7．对凸透镜而言，焦点是实像与虚像的分界点，即物体放在焦点外成实像，放在焦点内成虚像，物体放在焦点上，不成像；二倍焦点是成放大和缩小实像的分界点，即物体放在二倍焦点外，成缩小的像，放在二倍焦点以内，成放大的像，放在二倍焦

4、点上，成等大的像，而凹透镜则总是成缩小的虚像．基本训练例1实验中有时需要将一束粗平行光变成细平行光，这可以利用两块透镜的组合来解决。请在下图的两个方框中各画出一种组合方式(要在图中画清光束粗细的变化)，分别写出两块透镜间的距离S跟两块透镜到各自焦点的距离f1、f2的关系。当最下面的出射光线与最上面的光线相对应时，光线经过凸透镜折射后要会聚于一点，即其右焦点；此时的光线要过第二个凸透镜的左焦点，然后平行射出才出现图示的现象．故答案如图所示：若设第一个凸透镜的焦距为f1，第二个凸透镜的焦距为f2．由此可知两块透镜的距离s跟两个透镜到各自焦

5、点的距离f1、f2的关系是：s=f1+f2．当两条最上面的光线是一条光线时，首先经过凸透镜的会聚，然后要在经过凹透镜的发散才能在最上面。因为出射光线与入射光线都是平行光，所以第一次折射后的折射光线要过凸透镜的焦点，第二次的入射光线要射向凹透镜的另一个焦点。且两个透镜的焦点重合在F点。答案如图所示：若设第一个凸透镜的焦距为f1，凹透镜的焦距为f2。由此可知两块透镜的距离s跟两个透镜到各自焦点的距离f1、f2的关系是：s=f1-f2。例2做透镜成像的实验时，烛焰的像成在屏的下边缘处。如果不改变烛焰及屏的位置，而打算移动透镜使像移到屏的中央

6、，应将透镜向移。解析：透镜成像时，通过透镜中心的光线不发生偏折。由于题述所得烛焰的像能成在屏上，则此像为实像，故此透镜只可能是凸透镜。根据平行于主光轴的光线经过凸透镜后过焦点，经过光心的光线传播方向不变和凸透镜的成像原理，凸透镜成的像和物体上下左右都相反可知凸透镜应向上方移动。例3秋高气爽的夜晚，当我们仰望天空时会觉得星光在闪烁不定，这主要是因为()。A．星光在运动B．地球在绕太阳公转C．地球自转D．大气的密度分布不稳定，星光经过大气层后，折射的方向随大气密度的变化而变化解析：我们看到的星光，绝大部分是宇宙中的恒星发射出来的光，恒星的

7、发光是持续不断的，星光传播到地球表面前，先通过浩瀚的宇宙真空区域，再通过包围着地球的大气层。星光从真空进入大气层时，发生反射和折射。我们所看到的星光，是经大气层折射后的部分．经大气层反射的星光，在地面上是看不到的。地球的大气层很厚，且密度不均匀，当星光经过不同密度的空气层时也要发生折射，一般来说，空气相对地面是运动的，随着空气的流动，在观察者注视的区域内，空气的密度会时大时小，因而穿过该区域的星光被折射的情况会有所不同，于是折射光线忽而射到我们眼中，忽而又射到眼睛以外的地方。折射光线不停地颤动、摇摆，因而我们看到星光闪烁不定，故应选D

8、。例4若水中的鱼能看到岸上的人，它看到的人其实是()。A．变矮了的人的实像B．变高了的人的实像C．变矮了的人的虚像D．变高了的人的虚像解析：如图所示，以人的顶点A为例，经A点反射的光线由空气进入水中时，在水面处发生折射，