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高中物理——棱镜 、 透镜 、透镜成像作图法 、 透镜公式 [应掌握的概念和规律] （一）?? 棱镜 1、横截面积为三角形的三棱镜通常简称为棱镜，棱镜可以改变光的传播方向，使光发生色散。 2、光的色散：一束白光经过棱镜后会发生色散，在光屏上形成彩色的光带（红、橙、黄、绿、蓝、紫光） （二）透镜 1、两个侧面都是球面（或者一面是球面，另一面是平面）的透明体叫透镜。透镜可以分为凸透镜和凹透镜两种。 2、凸透镜对光线有会聚作用，也叫会聚透镜。 3、凹透镜对光线有发射作用，也叫发射透镜。 4、主轴和光心：透镜的两个球面都有自己的球心，过球心的直线叫透镜的主光轴。 5、焦点和焦距：平行与主光轴的光线，通过凸透镜后会聚于主轴的点，叫凸透镜的焦点。平行于主轴的光线通过凹透镜后发射，发射光线的反向延长线的交点，叫做凹透镜的焦点。从透镜的焦点到光心的距离叫焦距。 （三）、透镜成像作图法 1、凸透镜的三条特殊光线：（1）跟主轴平行的光线，折射后通过焦点；（2）通过焦点的光线，折射后跟主轴平行；（3）通过光心的光线经过透镜后方向不变。 2、凹透镜的三条特殊光线：（1）跟主轴平行的光线，折射后折射光线的发现延长线经过前焦点；（2）入射光线的延长线通过后焦点，折射后跟主轴平行；（3）通过光心的光线经过透镜后方向不变。 3、作任意一条光线经透镜的折射光线常用到下列结论：平行于副光轴的光线经过透镜折射后过焦平面和副光轴的交点，如图所示。（副光轴是指通过光心但与透镜并不垂直的直线；焦平面是指过焦点垂直于主光轴的平面。） （四）透镜公式 1、透镜公式：，对公式的理解要注意：要明确公式中各个物理量的物理意义和正、负号的规定：凸透镜焦距f 0，凹透镜的焦距f 0；物距u0；成实像时像距v0，成虚像时像距v0。 2、讨论透镜成像规律时，由透镜成像公式可得： （1）像距： （2）像的放大率： = （3）物与像之间的距离： ? [能力要求] 1、理解棱镜能使射向棱镜侧面的光线向底面偏折的道理、理解全反射棱镜产生全反射的原理，知道光的色散。 　　2、了解透镜的基本知识及其成像规律，掌握透镜成像的作图法。 　　3、掌握透镜成像的公式，能够熟练运用三条特殊光线作光路图。 4、了解共轭法测凸透镜焦距的原理。 [例题] 例1：把一个很小的球，放在水平放置的凸透镜的光心上，以V0=10米/秒的初速度将小球竖直上抛。透镜焦距为1.6米，问该小球在凸透镜中成缩小的实像将有多长时间？ 解：根据凸透镜成像特点，当U2f时，成缩小的实像，即小球上升到3.2米以后开始成缩小的实像，小球上升的最大高度为h 。 ? ? 根据对称性，小球由5米高处下落到3.2米时，也成缩小实像，这一段时间为 所以成缩小实像的时间共为1.2秒。 ? 例2：如图，物体AB置于凸透镜的2f以外，并垂直于主光轴，要想看到AB的完整实像，眼睛必须处在什么范围。 分析：首先作出AB的像AB，然后作出物体首尾两端点发出的光线经透镜折射后的边缘光线，其重叠的区域就是能看到物体完整的实像时眼睛所处的范围。 [作图方法] 1、? AB的像AB 2、? A点作透镜的两条边缘光线经透镜折射后的折射光线MAa，NAa,在aAa范围内看到像点A 3、? B点作透镜的两边缘光线经透镜折射后的折射光线MBb,NBb,在bBb范围内可看到像点B 所以，要看到AB完整的实像，眼睛应在重叠的区域即图中斜线范围。 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? *例3：物与屏间相距L，将一个焦距为f的凸透镜放在它们之间，要在屏 上形成物体清晰的像，透镜应距物多远？ 解：如图4-1-34所示，设物距为u则像距 v=L-u 。 ? 根据透镜公式得 整理后得 解此二次方程得 解得的两个解均符合题意。 （1）本题两个解的意义如图4-1-35所示。物距为u1时屏上得一放大的实像，物距为u2时屏上得一缩小的实像。 由透镜公式知u、v在公式中的地位是对称的，所以如果u1、v1 ? 满足公式要求，则、也一定能满足公式要求。即像的位置换成物，则物的位置就成为像，这叫物像共轭关系。根据光路可逆性，这是容易理解的。 （2）本题要有解必须 当时有两个解如上述结果。 当时只有一个解，即 当时无解，无论我们如何移动透镜，都不能在屏上形成清晰的像。 由此我们也可以看到凸透镜成实像时，物像之间的距离最小是，此时。 （3）当物和屏固定，移动透镜使屏上两次成清晰的像时，凸透镜移动的距离，即 测出L和d就可求得焦距。这是用实验测实凸透镜焦距的一种较精确的方法。 [练习] 1、? ( ) A、一定相同 B、成实像时相同，成虚像时相反 C、一定相反 C、成实像时相反，成虚像时相同 2、凸透