4.2透镜
4.2《透镜》精品说课稿
一、设计理念：
《透镜》一节是八年级物理上册第三章第一节，这一节是在前面学完了
《光的折射》后，要求学生进一步的学习透镜的基本知识，为后面学习透镜成
像规律，透镜在日常生活中的应用奠定基础，可以说起到了承前启后的作用。
这节课主要是让学生了解主光轴、光心、焦点、焦距，两种透镜及对光的作用。通过学生动手实验探究，学生会养成良好的实验探究习惯，学会方法，增强学
习兴趣。体现从生活走向物理，从物理走向社会的理念。
二、教材分析
（一）教学目标：
1.知识与技能：了解什么是凸透镜、什么是凹透镜；了解透镜的主光轴、
光心、焦点、焦距；了解凸透镜和凹透镜对光的作用。
2.过程与方法：通过实验观察凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散
作用。
3.情感态度与价值观：能保持对自然界的好奇，初步领略自然现象的美好
与和谐。
（二）教学的重点与难点：
1.重点：探究凸透镜对光有会聚作用、凹透镜对光有发散作用。
2.难点：引导学生从真实的复杂的物理实验情景中抽象概括出事物的本质
和规律，从而实现从感性认识到理性认识的飞跃。
三、学情分析：学生在上一章学过《光的折射》基础上，已经对光的折射
规律有了深入的了解，对于生活中很多光学仪器中用到的透镜的学习应该是水
到渠成的一件事。
四、方法运用：整节课运用实验--分析、归纳，实验--分析、归纳--设置疑
问--猜想--实验--分析论证这些探究方法。学生在实验探究中学习实验法、观察
法、分析归纳法、比较法等学习方法
五、教具：眼镜、凸透镜、凹透镜、纸、笔、支架盒、平行光源、课件
六、教学过程设计：
1.新课引课：教师：南极大陆冰天雪地，四季如冬，在有阳光充足的时候，小企鹅们经常会躲到一些特殊形状的大冰柱后面来取暖，为什么这样就不会冷呢？同学们要想明白其中的道理，那么让我们一起来学习第三章第一节《透镜》。近视眼镜、远视眼镜（花镜）就是生活中常见的透镜。
2.新授内容：
（1）教师：近视眼镜、远视眼镜（花镜）就是生活中常见的透镜。我看到很多同学跟老师一样都戴近视眼镜，大家互相观察一下近视眼镜、桌上放的花镜，它形状上有什么特点？学生：~~~~~~~~~，师：用我们物理上的话来说--就是中间薄、边缘厚；中间厚、边缘薄。学生分组实验，师：下面大家用手摸一
摸桌子上老师给的两个透镜，它们形状上有什么特点呢？生：~~~~~~，师：透
镜分两种：一种是中间厚，边缘薄，叫凸透镜；一种是中间薄，边缘厚，叫凹
透镜。我们生活中的很多光学仪器都用到透镜，你们知道这些光学仪器的名称么？生：~~~~~。
（2）师：我们离不开透镜，透镜也离不开我们。下面我们来看片段演示：了解主光轴（透镜上通过两个球心的直线）、光心（大致在透镜的中心处）。（课件）
师：我们来做个游戏，正常眼睛的同学戴一下近视眼镜，近视眼睛戴一下
远视眼镜。生：谈谈感受？师：刚才的游戏说明透镜对光有作用，下面我们通
过实验来探究透镜对光的作用。
（3）师：组织学生分组做实验：分别让平行主光轴的光入射到凸透镜、凹透镜上，观察折射光线的路径，最后用笔画出入射、折射光线的路径（教师强
调该实验中的现象就是一种光的折射现象，透镜是薄透镜，发生两次折射看作
是一次折射）。生：分析透镜对光的作用：凸透镜对光有会聚作用；凹透镜对
光有发散作用《课件》。师：在该实验中，我们发现平行主光轴的入射光线被
凸透镜折射后，折射光线都经过主光轴上一点，该点叫凸透镜的焦点（F），焦点到光心的距离叫焦距（f）；平行主光轴的入射光线被凹透镜折射后，折射光
线的延长线都经过主光轴上一点，该点叫凹透镜的焦点(F)，该点到光心的距离
叫焦距(f).《课件》
（4）师：不知道同学们注意到没有，在刚才的实验中，入射光线、折射光线有没有什么特点呢？生：~~~~~~~~~~。师：这样我们就得到关于透镜的第一条特殊光线：入射光线平行主光轴，折射光线过焦点。
师：请同学们继续观察，在三条很有特点的入射光线中，其中有一条入射
光线比其它两条入射光线更有特点?这条更有特点的入射光线还有一个相当明显
的特点？并且通过透镜后其传播方向？生：~~~~。师：这样的话，我们是不是
可以提出这样的一个探究问题：凡是通过光心的入射光线，其传播方向都不变？生：猜想。（课件）师：下面我们通过实验来验证这个问题。
（5）生：分组实验验证猜想，师：通过刚才的实验我们又得到
第二条特殊光线：入射光线过光心，传播方向不变。（课件）
师：我们都知道在折射现象中光路是可逆的，也就是说如果入射光线逆着
反射折射光线射入界面上，那么折射光线将逆着原来入射光线的方向射出。根
据这个道理我们能不能提出另一个探究问题？生：如果入射光线逆着折射光线
的方向入射到透镜上，折射光线是否逆着原来入射光线的方向射出？生：猜想（6）生：分组实验验证猜想，师：我们来观察一下入射光下，折射光线有什么特点？生：~~~~~~，我们又通过实验得到一条关于透镜的
第三条特殊光线：入射光线过焦点，折射光线平行主光轴。（课件）
3.练习：课件
4.小结：学生小结，教师最后强调。（板书）（课件）
5.作业：老
师建议大家回去做一做课后的《动手电脑学物理》以及咱们定的《导航》。
七、板书设计：
基本概念：主光轴、光心、焦点、焦距
凸透镜：对光有会聚作用
透镜两种透镜
凹透镜：对光有发散作用
入射光线平行主光轴，折射光线过焦点
三条特殊光线入射光线过光心，传播方向不变
入射光线过焦点，折射光线平行主光轴
菲涅尔透镜的原理及应用
菲涅尔透镜的原理及应用 （国防科大理学院光学小组第六组） [摘要] 菲涅尔透镜多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆。菲涅尔透镜的在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜，效果较好，但成本比普通的凸透镜低很多。菲涅尔透镜可按照光学设计或结构进行分类。菲涅尔透镜作用有两个：一是聚焦作用；二是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。 [关键词] 菲涅尔透镜；原理；分类；应用；研究与发展状况 本文主要从菲涅尔透镜的历史，基本原理，分类，作用，应用以及国内外的研究与发展状况等方面完整介绍了菲涅尔透镜的相关知识。 1.简介 菲涅尔透镜(Fresnel lens)，又称螺纹透镜，是由法国物理学家奥古斯汀·菲涅尔（Augustin·Fresnel)发明的，他在1822年最初使用这种透镜设计用于建立一个玻璃菲涅尔透镜系统——灯塔透镜。菲涅尔透镜多是由聚烯烃材料注压而成的薄片，也有玻璃制作的，镜片表面一面为光面，另一面刻录了由小到大的同心圆，它的纹理是利用光的干涉及扰射和根据相对灵敏度和接收角度要求来设计的，透镜的要求很高，一片优质的透镜必须是表面光洁，纹理清晰，其厚度随用途而变，多在1mm左右，特性为面积较大，厚度薄及侦测距离远。
菲涅尔透镜 菲涅尔透镜作用有两个：一是聚焦作用；二是将探测区域内分为若干个明区和暗区，使进入探测区域的移动物体能以温度变化的形式在PIR上产生变化热释红外信号。菲涅尔透镜的在很多时候相当于红外线及可见光的凸透镜，效果较好，但成本比普通的凸透镜低很多。多用于对精度要求不是很高的场合，如幻灯机、薄膜放大镜、红外探测器等。 2.菲涅尔透镜的历史 通过将数个独立的截面安装在一个框架上从而制作出更轻更薄的透镜，这一想法常被认为是由布封伯爵提出的。孔多塞(1743-1794)提议用单片薄玻璃来研磨出这样的透镜。而法国物理学家兼工程师菲涅尔亦对这种透镜在灯塔上的应用寄予厚望。根据史密森学会的描述，1823年，第一枚菲涅尔透镜被用在了吉伦特河口的哥杜昂灯塔（Phare de Cordouan）上；透过它发射的光线可以在20英里（32千米）以外看到。苏格兰物理学家大卫·布儒斯特爵士被看作是促使英国在灯塔中使用这种透镜的推动者。 3.菲涅尔透镜的基本原理 菲涅尔透镜的工作原理十分简单：假设一个透镜的折射能量仅仅发生在光学表面（如：透镜表面），拿掉尽可能多的光学材料，而保留表面的弯曲度。
物理透镜知识点
透镜成像规律及应用 从表中可以看出： （1）凡实像总是倒立的，凡虚像总是正立的； （2）实像可以是放大的、等大的或缩小的，虚像则必然是放大的； （3）像、物的移动速度有快、慢之分，与物体所处位置有关系。当成放大的像时，像的速度大于物体的速度，当成缩小的像时，像的速度小于物体速度。 （4）凸透镜成像可以概括为二点三区域，即2f是成像放大与缩小的分界点，f是成实像与虚像的分界点。在u>2f区域，成缩小实像，在f 目录 第一章绪论 (1) 1.1引言 (1) 1.2研究背景及意义 (1) 1.3国内外现状 (2) 1.4本文主要研究内容 (5) 第二章微透镜阵列理论综述 (7) 2.1阵列光学理论 (7) 2.1.1 光学阵列元件的特性 (7) 2.1.2 光学阵列元件的光线理论 (8) 2.2微透镜阵列及其在成像上的应用 (11) 2.3基于图像序列的超分辨率算法综述 (11) 2.4后期处理算法的实现 (12) 2.4.1 像素重排方法原理 (13) 2.4.2 算法流程 (14) 2.4.2 算法的改进 (17) 2.5图像序列间的运动估计 (18) 2.5.1 空间几何变换模型 (18) 2.5.2 图像配准方法 (19) 2.6像质评价 (23) 2.7本章小结 (23) 第三章微透镜阵列直接成像系统 (25) 3.1微透镜阵列直接成像系统采样模型 (25) 3.2微透镜阵列直接成像系统结构 (26) 3.3基于微透镜阵列直接成像系统的数学模型 (28) 3.4一种大视场的微透镜阵列成像系统 (31) 3.5本章小结 (34) 第四章模拟与实验 (35) 4.1系统模拟 (35) 4.1.1 结构紧凑系统模拟 (35) 4.1.2 与传统系统对比系统模拟 (38) 4.1.3 大视场系统模拟 (41) 4.1.4 实验用系统模拟 (42) 4.2实验及结果处理 (45) 4.2.1 CCD相机与14AR微透镜阵列实验 (45) 4.2.2 CMOS相机与7AR微透镜阵列实验 (47) 4.2.3 CMOS相机与14AR微透镜阵列实验 (50) 4.3实验小结 (51) 4.4本章小结 (51) 第五章总结与展望 (53) 5.1总结 (53) 5.2展望 (53) 参考文献 (55) 攻读学位期间公开发表的论文 (60) 致谢 (61) 透镜及其应用 一、知识网络结构图 二．凸透镜成像原理图（眼睛直接看像时必须有来自物体的光能够进入人眼 ） ①定义： 中间厚、边缘薄的透镜 ②作用：凸透镜对光线具有 会聚 作用 ①定义： 中间薄、边缘厚的透镜 透镜 （1）凸透镜 （2）凹透镜 （3）几个 概念 ①F 点是 实像与虚像 的分界点 ②2F 点是 放大的实像与缩小的实像 的分界点 ③物体越靠近F 点，像越 大 ，像距越 大 凸透镜 成 像规律 ①u ＞2f 时，照相机：倒立、缩小的实像，像距为f ＜v ＜2f ②f ＜u ＜2f 时，投影仪：倒立、放大的实像，像距为v ＞2f ③u ＜f 时，放大镜： 正立、放大的虚像，像距为|v|＞u （1）几个特殊点 （2）成像规律 原理： 凸透镜可以成正立、放大的虚像 ②操作：物体离F 越近，像越 大 ；一般情况下，为了使像变得更 大，物体离放大镜的距离应 远 些,但距离不超过焦距。 原因：晶状体太 薄 了，对光的会聚能力太 弱 ，像呈现在视网膜的 后方 矫正：需要佩戴远视眼镜，它是 凸透 镜 原因：晶状体太厚 了，对光的会聚能力太 强 ， 像呈现在视网膜的 前方 矫正：需要佩戴近视眼镜，它是凹透镜 眼球的结构：晶状体（相当于凸透镜）、视网膜（相当于光屏） 眼睛的工作原理（照相机）：凸透镜可以成倒立、缩小的实像 眼睛的调焦： 调节晶状体的厚薄程度，改变焦距 ① 眼睛 ②近视眼 ③远视眼 凸 透镜的应用 眼睛 照相机 投影 放大镜 显微镜：由两个焦距不同的凸透镜组合而成 望远镜：常用的望远镜是由两个焦距不同的凸透镜组合而成 ?照相机、摄像机原理 （物体与相机的距离是物距u，底片到镜头的距离是相距v。底片相当于光屏） ?投影仪、幻灯机原理 （底片到镜头的距离是物距u，大屏幕与投影仪的距离是像距v。大屏幕相当于光屏）?放大镜原理 （要成像大一些：物体要靠近焦点即远离透镜一些，但距离要控制在一倍焦距之内）?二倍实像分大小是指 一倍虚实、同异兼正倒是指 ?实像与虚像的区别 （1）成像原理不同 实像：物体上射出的光线经反射或折射后，实际光线会聚所成的像 虚像：物体上射出的光线经反射或折射后，光线散发，由其反向延长线会聚所成的像 【教学目标】 知识和技能 1、知道什么是凸透镜，什么是凹透镜。 2、知道什么是透镜的主光轴、光心、焦点、焦距。 3、知道凸透镜对光起会聚作用，凹透镜对光起发散作用。 过程与方法 1.会用一定的方法辨别什么是凸透镜，什么是凹透镜。（通过教学一完成） 2.观察凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。（通过教学二的实验完成，并且通过典型题目帮助理解进行巩固） 情感、态度与价值观 1、以探究活动为主要的学习形式展开学习活动，让学生经历探究过程，体验探究方法，通过合作、交流、表述等形式将对透镜的感性认识理性化。 2、设置问题情境和学习情境，加强对透镜以及透镜的性质的感性认识。 【设计思路】 本节主要讲述的是透镜的初步知识，这节课的设计思路是通过实验探究为主的教学方式进行设计；以实验为主线，通过探究性实验，学生间的讨论、设计、动手及合作的观察、分析揭示透镜的特点，把透镜分成两类，再对它们的形状共性进行探究得定义；关于透镜对光的作用进行假设，利用实验进行验证得出结论。为巩固知识，设计了区分老花眼镜和近视眼镜的活动，最后通过常见的冰、水制作透镜开拓学生的视野，利用光在传播过程中伴随着能量的传递，增强学生的环保意识。 【教学过程】 引入新课 通过装有水的杯子观察课本上的字，从侧面看字是放大的，从杯口向下看，字是缩小的。引发学习兴趣与欲望，将学生从生活引向物理。 师：再分别给学生一个老花镜，一个近视镜，看近处的字。 生：老花眼镜看字是放大的；近视眼镜看字是缩小的。 师：为什么会出现这种现象呢？为了揭示这其中的奥秘，我们学习今天的知识。 新课教学 一、认识凸透镜和凹透镜以及透镜的主光轴、光心。 师：分发给学生多个圆形镜片，让学生仔细观察镜片，然后给镜片进行分类。生：将观察到的现象记录在实验记录表格中的相应栏目中。 师：同学们，你们能把刚才看到的现象分成几类？形状上各有什么特点？ 生：两类：一类能成放大的像；一类能成缩小的像。成放大像的镜片是中间厚边缘薄，成缩小像的镜片是中间薄边缘厚。 师：我们把中间厚边缘薄的透镜叫凸透镜；把中间薄边缘厚的透镜叫凹透镜。 （这里，课件出示6个不同形状的透镜图片，让学生归类，从而增强对于凸透镜和凹透镜的认识） 师：介绍两个概念： 光心：透镜的中心叫光心。 主光轴：通过透镜光心与透镜垂直的叫主光轴。 第五章：透镜笔记整理必背部分： 一：透镜 1 、透镜的性质：透镜是根据光的折射规律制成的。透镜是由透明物质（如玻璃、水晶等）制成的一种 光学元件。透镜是折射镜，其折射面是两个球面（球面一部分），或一个球面（球面一部分）一个平面的透明体。它所成的像有实像也有虚像。 2、分类：凸透镜：中间厚，边缘薄，有双凸、平凸、凹凸三种； 凹透镜：中间薄，边缘厚，有双凹、平凹、凸凹三种。 3、透镜的相关概念：（1）主光轴：通过镜面所在球心的连线； （2）光心：通过光心的光线不偏折； （3）焦点：对于凸透镜的焦点是折射光线会聚的，对于凹透 镜的焦点是折射光线的反向延长线会聚的。 （4）焦距：焦点到光心的距离，焦距越短，折光能力越强。 4、透镜对光线的作用：如图 （1）凸透镜对光具有会聚作用。 （2）凹透镜对光有发散作用。 注意：A;凸透镜的对光的会聚和凹透镜对光的发散都是相对于入射光线而言的。 B;凸透镜表面越凸，焦距越短，表明会聚作用越强，反之则越弱。 C;凹透镜表面越凹，焦距越短，表明发散作用越强，反之则越弱。 D;透镜对光线的会聚和发散作用是由于光线通过透镜的两个表面发生两次折射造成的。 5、透镜中的三条特殊光线： 凸透镜：（1）通过凸透镜光心的光线传播方向不变； （2）平行于凸透镜主光轴的光线会聚于焦点； （3）通过凸透镜焦点的光线平行于主光轴射出。 凹透镜：（1）通过凹透镜光心的光线传播方向不变； （2）平行于凹透镜主光轴的光线经凹透镜折射后，其折射光 线的反向延长线通过入射光线这一侧的焦点（虚焦点）。 （3）射向凹透镜另一侧焦点的光线经凹透镜折射后的 光线与主光轴平行。 二：凸透镜成像规律： 实验装置：蜡烛、凸透镜、光屏、直尺。 注意事项：烛焰、凸透镜、光屏三者的中心大致在同一高度。 物距：物体到凸透镜的距离；像距：像到凸透镜的距离。 物距像距像的性质像的位置应用 u>2f 2f>v>f 倒立缩小实像异侧照相机 u=2f v=2f 倒立等大实像异侧侧焦距 f 透镜作图类型及方法 类型一、画入射光线或折射光线 例1. 在图1的甲、乙两图中画出经过透镜的折射光线。 图1 解题指导：主要根据透镜对光线的作用，画出相应的光线，特别掌握几种特殊的光线：①平行于凸透镜主光轴的光线经过透镜折射后会聚在焦点上。②过凸透镜焦点的光线经透镜折射后平行射出。③平行于凸透镜主光轴的光线经过透镜折射后发散，将其反向延长过虚焦点。④入射光线的延长线经过另一侧的虚焦点，则光线经凹透镜后，折射光线平行射出。⑤经过透镜光心的光线，方向不变。根据图1中入射光线的特点，很容易画出折射光线。（如图2所示） 图2 类型二、根据入射光线和折射光线，确定透镜类型 例2. 如图3所示，请你填上合适的透镜。 图3 解题指导：首先要比较折射光线与入射光线，若折射光线比入射光线更加会聚，则一定是凸透镜；反之，就是凹透镜。 怎样理解凸透镜对光束的会聚作用呢？先假设没有透镜，则光应沿直线传播 如图4中C 1、C 2 所示，实际光线虽没有会聚在一起，但仍比原来靠近很多，表明 透镜对光线起到会聚作用。所以不能根据经透镜折射的光线是否相交来判定透镜的类型。所谓的会聚作用是指折射光线比入射光线更加向主光轴偏折；发散作用是指折射光线比入射光线更加远离主光轴。 图4 所以在图3中应填上凸透镜。 类型三、黑盒子问题 例3. 在图5的方框内有一个透镜，已知单箭头的出射光线与单箭头的入射光线对应，双箭头的出射光线与双箭头的入射光线相对应，在图中适当位置填入所用的透镜。 图5 解题指导：先将对应的光线连接起来形成光路，再进一步判定透镜对光线起会聚还是发散作用。从图6中可以看出入射光线经过焦点后成发散光束，而经过透镜的折射后成平行光束，折射光线比入射光线靠近主光轴。所以这是个凸透镜，透镜在光线发生偏折的位置上。 图6 凸透镜成像规律总结 一．成像规律 二．记忆口诀 一倍焦距分虚实；二倍焦距分大小； 物远像近像变小；物近像远像变大。 （物和像的移动方向一样） 三．考点归纳： 1.凸透镜焦距的测量：用平行光（太阳光或远距离的手电筒）垂直照射凸透镜，在凸透镜的另一侧的光屏上承接到最小最亮的亮点，用刻度尺测量出亮点到凸透镜中心的距离，即是凸透镜的焦距。由此可知，凸透镜对光线具有会聚作用。 2.实验器材的摆放顺序：先将凸透镜、蜡烛、光屏依次放在光具座上。 3.点燃蜡烛后，调节烛焰中心、透镜中心、光屏中心，使它们在同一高度上。目的是使像成在光屏中央。 4.无论怎样移动光屏都找不到像的原因： （1）烛焰在一倍焦距以内成虚像； （2）烛焰在一倍焦距处不成像； （3）烛焰、凸透镜和光屏的中心不在同一高度。 5.成像变化情况：要使光屏上的像变大，物体靠近凸透镜，同时光屏远离凸透镜；（物近像远像变大）； 6.成实像时，物体越靠近焦点处，像越大；成虚像时，物体越靠近焦点处，像也越大。（实像都是倒立的，虚像都是正立的） 7.蜡烛燃烧后会变短，光屏上烛焰的像位置会上升。 8.实验中选择蜡烛的缺点：蜡烛燃烧会变短，光屏上像的位置会上升;烛焰会晃动，成像不稳定。改进：选发光二极管，优点：成像更稳定，容易对比大小。 9.发光二极管图案的选择：最好左右不对称，上下不对称。 10.实验后，在凸透镜前加凹透镜后，像和像距都变大，光屏需要远离凸透镜，相当于近视眼的原理。 11.实验后，在凸透镜前加凸透镜后，像和像距都变小，光屏需要靠近凸透镜，相当于远视眼的原理。 12.实验中在光屏上得到了清晰的像，如果用遮光布遮住透镜的一半，则屏上的像是亮度稍暗的完整的像。 13.用该凸透镜做成像实验，把蜡烛放在凸透镜如图所示，移动光屏，光屏上出现清晰的像，若撤去光屏，则人眼在图示位置能观察到蜡烛的像。 14.完成实验后，给透镜戴上远视眼镜，调节光屏的位置，使烛焰在光屏上成一个清晰的像，取下远视眼镜，保持蜡烛和凸透镜的位置不变，为使光屏上再次得到清晰的像，光屏应该远离透镜。 15.把蜡烛放在一倍焦点处，移动光屏，光屏上无像，但是会有大小不变的光斑。 16.把蜡烛放在一倍焦点以内，移动光屏，光屏上无像，但是会出现大小变化的光斑。 17.如图所示，若光屏上有像，像必定是倒立、缩小、实像。这时候把凸透镜固定，把光屏和蜡烛调换，则光屏上的像是倒立、放大、实像。（口诀：物近像远像变大，光屏上的像都是倒立的实像） 1.照相机 2.投影仪 3.放大镜 1.探究凸透镜成像规律 第2节生活中的透镜 第1节透镜 第3节 凸透成像的规律 1.凸透镜和凹透镜 2.透镜对光的作用 3.焦点和焦距 第 五 章 透 镜 （1）凸透镜:中间____，边缘_____的透镜； （2）凹透镜:中间____，边缘_____的透镜； （3）光心（O ）：薄透镜的________,特点：通过光心的光线传播方向__________. （4）主光轴（CC `）:通过两球面_______的直线（画成虚线） (1)凸透镜对光作用 （会聚） (2)凹透镜对光作用（发散） ①平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后______________； ②从焦点发的光线，经凸透镜折射后__________________； ③射向光心的光线，传播方向___________。 ①平行于主光轴的光线，经凹透镜折射后______________，其发散光线的反向延长线________虚焦点； ②射向异侧虚焦点的光线，经凹透镜折后_______________； ③射向光心的光线，传播方向___________。 o F F o F F o F F o F F o F F o F F （1）焦点（F ）：平行于主光轴的光线通过凸透镜后会聚于一点，该点叫做焦点；凸透镜焦点是____焦点，有____个；凹透镜焦点是_____焦点，有______个 （2）焦距（f ）：焦点到光心的距离。焦距越小对光会聚作用_____（3）焦距测量方法：____________ （1）成像特点（1）照相机成____________;（2）像距______物距;（3）像与物体位于凸透镜的________。 （2）照相像的使用特点：像距越小，像越____；像距越大，像越_____。镜头往前伸，像距变____像也变____；镜头往后缩，像距变____像也变____ （1）成像特点：1．投影仪（或幻灯机）成____________； 2．像距______物距； 3．像与物体位于凸透镜的_______ （2）照相像的使用特点：A 为获得正立图像，幻灯片应______放置；B.平面镜的作用：改变光的____________；C.如何使图像变大或变小_________ （1）放大镜成像特点：1．放大镜成________________。 2．像与物体位于凸透镜的_________。 （2）物体越是靠近放大镜焦点，像就越__________ （1）实验器材：凸透镜、蜡烛、光屏、火柴、光具座（凸透镜在中间） （2）实验注意：A.凸透镜必须安装在_____和______中间；B.调节蜡焰、凸透镜、光屏三者中心在___________; C.物距（u ）和像距（v ）按刻度读数规则来读，需要估读到_______；D.若用不透明纸板将透镜遮挡一部分， 光屏也能成_______,只是图像变_______。 （3）基本概念：A.光心（0）_____；特点_______；B.焦点（F ）_______；C.焦距（f ）________； D.2倍焦距_______； E.物距(u). ______________；F.像距（v ）_____________ （4）实验装置图： o F F o F F 透镜对非特殊光线作用：光线经透镜后____沿直线传播，总 是往_____的方向偏折，所以光线经凸透镜折射后____主轴偏 折（会聚）；光线经凹透镜后折射后______主轴偏折（发散）。 送给青少年一个建议 以“凸透镜成像规律”例说记忆口诀（精粹版） 中学生理科学习成绩高、中、低，除了勤奋、兴趣和智商有别外，尚有一些被忽视了的“技巧”。各科目中，往往都有一些超越的内容，这往往就是你学习成绩可以从低，跃上中、高的台阶。 往往许多场合的考试、考核，都喜欢出这类题目来选优，让你在很短的时间内毫不犹豫地给出正确答案，此时你不一定不“锁眉”。你的成绩·级别，也就是这样在一次次类似的不确定中，被拉开了。如果你能将某些超越一般的内容，花点精力，编成口诀（顺口溜），并把它用趣味的方式背下来，那么以后不论在什么地方、什么时侯迂上了它，你们就会“老友相见”，“笑逐颜开”了。 六十几年前，本人读初中时背下的关于植物的、生理卫生的、化学的和物理方面的几多口诀，它们在我生平的重要时刻，都起过一定的增益的作用。因此我送给青少年们一个建议： 【青少年时期，记忆力强。背一些有益的口诀——犹如背诵诗歌、公式、外语单词等一样——将可使你终生受益】 以?凸透镜成像规律?来例说：?从做‘凸透镜成像规律’实验过程中，可以看出，凸透镜成像的情况很复杂，也很有趣；但当你离开了实验台，你就难能梳理出1、2、3来了。 凸透镜成像试验图 图上：F1到凸透镜的距离等于1倍焦距； F2到凸透镜的距离等于2倍焦距； F4到凸透镜的距离等于4倍焦距。 每一个既定的、对称的凸透镜，都有一个?焦距?。焦距是不变的！?物距?，是人施变的作为。 凸透镜成像，?像?的虚实、大小、正倒，就是?玩??物距?和?焦距?这两个参数的?距?。凸透镜的?光心?是?物距?和?焦距?的起点。?焦距?是定准，?物距?是变数，?像?是结果。 记忆口诀： 前言：口诀中，每一句的前面系指“物”所处的位置；后面系指“像”所处的位置和大小的变化。（句中后面虽无?像?字，但其义系指?像?的变化状态。背口诀时，括号内字应不读出声。） 1焦，2焦，分水岭； 1不成像，2孪生。 1向2移，大趋孪； 2后远走，像缩行。 1大：实像，倒，两边； 1·物愈近，像远、大。 1小：虚像，立，一边；心·物愈近，像小、近。 注：⑴、远、近，是指?物?或?像?与凸透镜?光心?之间的距离；?像?大、小，是指 微透镜阵列（复眼透镜） ----微阵技术简介 微透镜阵列（MLA，复眼透镜）技术的灵感来源于昆虫复眼，如图1所示。苍蝇复眼由3000多个小眼单元组成，这些小眼具有各自的光学系统，既能协调一致，又能独立工作。因此，蝇眼不仅具有高速度和高精度的分辨率，而且能够 从不同方位感受视像。 图1 苍蝇复眼 科学技术的发展使原有的宏观光学元件逐渐不能满足要求，市场上迫切需要微型化、轻量化和集成化的微小光学元件。来自昆虫复眼结构的微透镜阵列是一 种典型的微小光学元件，近几十年来，针对微透镜阵列的研究从未停止，但由于尺度效应的问题，实际制作工艺没有突破而大都停留在理论模型的建立和分析上，无法制作出器件。 与任何其他学科的发展一样，从实验室进入了工业领域都有一个过程。随着 深圳市微阵技术有限公司（简称微阵技术）团队在光学微加工技术的不断努力，终于克服了一个又一个困难，掌握了微透镜阵列的批量化生产的工艺，不仅在透 镜精度上能够很好地满足所需，在成本上也让工业客户能够企及。 微阵技术正是在微小光学领域有深刻理解的高科技公司，团队技术人员由中南大学、哈尔滨工业大学和中国科学技术大学等的资深光学和制造工程师组成， 博士带队，不仅有深厚的理论基础，而且在实际工艺生产过程中更有丰富的经验和过程控制能力。 主打制件采用微注塑成型工艺，可以制作较大面积的微透镜阵列，对于单个透镜元，无论是半径偏差、球高偏差、间距偏差还是表面粗糙度，都能刷新到一个前所未有的水平。同时对于难度较高的凹形微透镜阵列，我们也能熟练驾驭。目前主打产品是聚合物微透镜阵列（复眼透镜），如图 2 所示，采用微注射成型技术，微透镜曲率半径偏差3%，矢高±1μm。 图2 微透镜阵列 产品1：基片10*10*0.8mm，含14*14个微透镜，微透镜曲率半径818μm，精度3%；底面半径480μm；精度2%；矢高36μm，精度0.5μm；间距600μm。 图3 6*6微透镜3D扫描图 凸透镜和凹透镜的特点及对光线的作用（人教 版） 一、单选题(共12道，每道6分) 1.如图所示的两个透镜( ) A.都是向右凸出的，都是凸透镜 B.都是向右凹进的，都是凹透镜 C.a是凸透镜，b是凹透镜 D.b是凸透镜，a是凹透镜 2.取一段铁丝，绕制一个内径约为3mm左右的圆环，如图所示。将圆环在清水中浸一下，圆环上布满水膜，此时辨别水膜相当于“凸透镜”还是“凹透镜”的最可靠方法是( ) A.用手摸 B.透过水膜看物体 C.用强光照射 D.用刻度尺测量 3.下列说法正确的是( ) A.凸透镜对光有会聚作用，因此通过凸透镜的光都一定会聚在焦点上 B.凸透镜有一个焦点，凹透镜有两个焦点 C.不论是凸透镜还是凹透镜，经过透镜光心的光线方向不改变 D.光线经过凹透镜后一定不可能相交于一点 4.下列说法中正确的是( ) A.焦距大的凸透镜比焦距小的凸透镜聚光程度好 B.焦距小的凸透镜比焦距大的凸透镜聚光程度好 C.材料相同、直径相同的凸透镜，形状越凸，焦距越小 D.材料相同、直径相同的凸透镜，形状越凸，焦距越大 5.光通过透镜的光路如图所示，正确的图是( ) A. B. C. D. 6.放在凸透镜主轴上焦点以内的点光源S发出的光，通过凸透镜后的光路如图所示。则下列说法正确的是( ) A.凸透镜有时可以对光线起发散作用 B.凸透镜只对平行于主光轴的光线起会聚作用 C.通过凸透镜后的光线是发散的，因为凸透镜的作用是对光线起发散作用 D.通过凸透镜后的光线发散程度比原来小，仍然是会聚的一种现象 7.如图中画出了光线通过透镜（图中未画出）的情形，其中凸透镜是( ) A.a B.b、d C.c D.a、b、c、d 8.如图，是小明同学画的一条通过凸透镜后折射的光线光路图，错误的是( ) 透镜中心厚度的在线非接触测量系统 摘要：透镜中心厚度检测是透镜生产中的一个重要环节，传统的方法是采用接触式测量法，这种检测法精度低、耗时长、容易划伤透镜并且无法实现实时在线测量。本文设计了一种基于激光三角法测距原理的透镜中心厚度检测系统，该系统是一种新型的非接触测量系统，测量精度高，并且实现了生产线上的实时测量。论文首先介绍了激光三角法测距的基本原理，其次介绍了透镜中心厚度检测系统的结构组成，系统采用精密的四维调整台和改进的激光三角探头对透镜中心进行精确定位，定位精度可以达到亚微米级，系统用两个性能指标完全一样的激光三角探头进行测量，达到了较好的测量效果，测量范围为0.5~20mm。最后，论文通过对系统的误差来源进行分析，得出了系统的测量精度，透镜中心厚度检测系统的测量精度≤5 m。关键词：非接触测量，激光三角法，透镜中心厚度检测 Abstract:Lens center thickness detection is an important part in the production of lens, the traditional method is the contact measurement which has a low accuracy, time-consuming, easy to scratch the lens and can not achive real-time and on-line measurement.Based on the principle of laser triangulation rangefinder we designed a lens center thickness detection system in the paper, which is a new non-contact measurement system with high accuracy and a real-time measurement on the lens production. First, the paper introduces the basic principle of the laser triangulation ranging. Second, the paper describes the structure of the lens center thickness detection system, which uses the precision four-dimensional adjustment platform and the improved laser triangulation probes to achieve precision positioning of the lens centre, therefore the positioning accuracy can be reached sub-micron. The system uses two laser triangulation probes with the entirely same technical indicators to measure and achieves a better measurement result. The measurement range reaches 0.5~20mm. Finally, the paper analysis the source of the error, the precision of the lens center thickness detection system reaches≤5mm. Key words: Non-contact measurement, Laser triangulation, Thickness of lens center testing 引言 透镜是光学系统中最基本的元件，现代光学仪器要求具有非常高的成像质量，这就对透镜的加工质量提出了很高的要求，加工出来的透镜必须严格限制在公差范围内。在透镜的生产过程中，透镜中心厚度是一个很重要的参数，它对透镜的焦距和曲率半径都有影响，关系着成像质量的好坏，因此需要在生产线上实现对透镜中心厚度的自动、实时检测，这对于提高生产效率，减小测量误差，保障透镜质量具有重要意义。传统的透镜中心厚度检测方法是采用接触式测量或者是利用干涉法测量，采用接触式测量需要将检测头与透镜相接触，这很容易对透镜造成划伤，而且接触式测量很难准确找到透镜的中心位置，因此测量的精度也比较低；而干涉法测量虽然能达到较高的测量精度，但是容易受到周围空气的扰动，测量的稳定较差[1]。 本文设计了一种基于激光三角法的透镜中心厚度检测系统，系统采用两个高精度的激光三角位移传感器和PZT驱动的精密四维调整台，可以快速准确的对透镜中心进行定位，而且也保证了测量具有很高的精度，该系统属于非接触式测量，与传统的透镜中心厚度检测方法相比较具有测量精度高、测量速度快、实时在线测量的优点[2]，并且不会对透镜表面造成划伤。 1.激光三角法测量原理 凸透镜成像规律总结 1．成像规律 二．记忆口诀 一倍焦距分虚实；二倍焦距分大小； 物远像近像变小；物近像远像变大。 （物和像的移动方向一样） 三．考点归纳： 1.凸透镜焦距的测量：用平行光（太阳光或远距离的手电筒）垂直照射凸透镜，在凸透镜的另一侧的光屏上承接到最小最亮的亮点，用刻度尺测量出亮点到凸透镜中心的距离，即是凸透镜的焦距。由此可知，凸透镜对光线具有会聚作用。 2.实验器材的摆放顺序：先将凸透镜、蜡烛、光屏依次放在光具座上。 3.点燃蜡烛后，调节烛焰中心、透镜中心、光屏中心，使它们在同一高度上。目的是使像成在光屏中央。 4.无论怎样移动光屏都找不到像的原因： （1）烛焰在一倍焦距以内成虚像； （2）烛焰在一倍焦距处不成像； （3）烛焰、凸透镜和光屏的中心不在同一高度。 5.成像变化情况：要使光屏上的像变大，物体靠近凸透镜，同时光屏远离凸透镜；（物近像远像变大）； 6.成实像时，物体越靠近焦点处，像越大；成虚像时，物体越靠近焦点处，像也越大。（实像都是倒立的，虚像都是正立的） 7.蜡烛燃烧后会变短，光屏上烛焰的像位置会上升。 8.实验中选择蜡烛的缺点：蜡烛燃烧会变短，光屏上像的位置会上升;烛焰会晃动，成像不稳定。改进：选发光二极管，优点：成像更稳定，容易对比大小。 9.发光二极管图案的选择：最好左右不对称，上下不对称。 10.实验后，在凸透镜前加凹透镜后，像和像距都变大，光屏需要远 离凸透镜，相当于近视眼的原理。 11.实验后，在凸透镜前加凸透镜后，像和像距都变小，光屏需要靠近凸透镜，相当于远视眼的原理。 12.实验中在光屏上得到了清晰的像，如果用遮光布遮住透镜的一半，则屏上的像是亮度稍暗的完整的像。 13.用该凸透镜做成像实验，把蜡烛放在凸透镜如图所示，移动光屏，光屏上出现清晰的像，若撤去光屏，则人眼在图示位置能观察到蜡 烛的像。 14.完成实验后，给透镜戴上远视眼镜，调节光屏的位置，使烛焰在 光屏上成一个清晰的像，取下远视眼镜，保持蜡烛和凸透镜的位置 不变，为使光屏上再次得到清晰的像，光屏应该远离透镜。 15.把蜡烛放在一倍焦点处，移动光屏，光屏上无像，但是会有大小 不变的光斑。 16.把蜡烛放在一倍焦点以内，移动光屏，光屏上无像，但是会出现 大小变化的光斑。 无缝微透镜阵列LED匀光膜研究 摘要：本文研究不同孔径无缝微透镜阵列膜LED光线扩散的影响，分析了不同厚度和直径的三角形、四边形和六边形微透镜阵列膜的扩散效果。设计了一种复合曲面微透镜阵列，利用光线追迹方法对其进行模拟，分析微透镜阵列对LED光源发出光线扩散性能的影响。 关键词：LED；微透镜阵列；复合曲面；均匀度 1 引言 微透镜阵列是最重要的微光学元件中的一种，具有多种独特的光学性质。通过调整微透镜的形状、曲率半径、排布、厚度等参数，微透镜阵列扩散片可对入射光线进行整形、均匀、扩散、聚焦等调制来实现特定的功能。 2 微透镜阵列分类 微透镜阵列型扩散片根据其微透镜的面形、尺寸、占空比和厚度等的不同，可以建立不同的微透镜阵列的模型。微透镜的填充因子和形状是影响光束效率的一个重要的因素。为了得到最多的光的能量，微透镜阵列中透镜所占区域即占空比，应该尽可能的大。无缝隙微透镜阵列占空比接近100%，可以实现较高的传输效率。根据微透镜的孔径形状可以分为三角形微透镜、六边形微透镜、四边形微透镜和双曲率形微 透镜等。 3 无缝微透镜阵列分析 3.1 厚度对不同孔径形状微透镜阵列影响 以单个微透镜曲率的厚度分别为10μm和20μm，孔径分别为60μm，90μm，120μm，在仿真软件中分别建立三角形微透镜、六边形微透镜、四边形微透镜模型，分析其对光效以及扩散角度的影响。 如图1所示。通过对比分析，四边形孔径微透镜阵列光利用率最高，三角孔径微透镜阵列的扩散角度最大，扩散效果最好。 3.2 一种复合曲面微透镜阵列膜设计 通过分析可以发现三种孔径形状的微透镜阵列膜对LED 发出的光线都有一定的扩散作用，但是扩散角度最大只能到130度，远远不能满足消除眩光和匀光的要求。本论文提出一种新型结构的微透镜阵列膜，该微透镜为四边形孔径，微透镜单元为复合曲面透镜，在Tracepro软件中建立该微透镜阵列的三维模型，如图2所示，与多芯片LED光源一起进行光线追迹，其组合系统的发光强度曲线如图3所示，在发光强度曲线上可以看出，光束在-70度到+70度范围内发光强度比较均匀，说明光束扩散角度在140度范围内。 4 结论 研究了微透镜阵列型扩散片对光线的扩散作用，通过对 《透镜》教学设计 一、教学目标 知识与技能：①能识别凸透镜和凹透镜。 ②认识凸透镜对光起会聚作用，凹透镜对光起发散作用。 ③知道什么是凸透镜的焦点和焦距。 过程与方法：通过课堂演示实验，培养学生观察能力、语言表述能力，学习研究问题的常用方法。 情感、态度与价值观： ①培养学习物理的兴趣和发现探索问题的良好习惯 ②培养学生实事求是的科学态度 ③使学生保持对自然的好奇，初步领略自然现象的美好与和谐 教学重点和难点 凸透镜对光的会聚作用，凹透镜对光的发散作用。 教学关键 做好光学演示实验是教学成功的关键。 二、教材分析 （一）教材的地位和作用 《透镜》初中物理第一册第三章第一节的学习内容。第三章《透镜及其应用》主要讲述透镜的初步知识和照相机、幻灯机、眼睛、显微镜和望远镜的原理。透镜是照相机、幻灯机等光学仪器最重要的组成部分，所以研究透镜对光的作用和凸透镜成像的各种情况是本章的中心内容。本节“透镜”，介绍了什么是凸透镜、凹透镜、透镜的主光轴、光心、焦点、焦距及透镜对光线的作用等知识，这些知识既是有关透镜的基础知识，也是后面学习凸透镜成像的必要准备。因此，本节内容既是本章教学的重点之一，又是继续学习的基础。 从本节的编排看，课本首先从生活实例中分析归纳出透镜的相关知识，接着通过实验分析、验证了凸透镜和凹透镜对光的作用，最后再运用光的折射规律进一步加以解释。这种方法突出了光的折射主线，环环紧扣；体现了物理知识来源于生活的教学理念；同时有利于提高学生参与教学的积极性以及分析、概括能力等综合素质 三、教学用具：激光灯（自制教具）、凸透镜、凹透镜、烧杯、 水槽、多媒体设备一套 四、教学思路： 本课采用“猜想——验证法”教学，即：运用已有知识，结合具体事例，进行合理猜想，最后巧妙设计实验验证结论。根据本节内容，采用此方法两次循环使用，事半功倍，成功突破重点。 ㈠创设情景，设疑导入 【关键字】八年级 课题：透镜 班级：姓名：建议1课时时间： 学习目标： 1、知道透镜分凸透镜和凹透镜，什么是透镜的主光轴、光心、焦点、焦距。 2、知道凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。 3、会用多种方法辨别凸透镜和凹透镜。 4、会粗略测量远视眼镜的焦距。 5.通过对透镜的认识加强用眼保护,促进身心健康. 学习重点、难点： 1、会用多种方法辨别透镜和透镜。 2、知道凸透镜对光的会聚作用和凹透镜对光的发散作用。 3、了解和掌握两种透镜的三条特殊光线。 一、课前自主学习 1、画出图中入射光线或折射光线的大致传播方向． 2．在图中，画出光线AO穿过玻璃砖的大致传播方向． 3、请画出一束光线经三棱镜后的光路图。（见上图） 4、阅读课本：叫凸透镜，它对光线有作用； 叫凹透镜，它对光线有作用。 5、凸透镜能使平行于主光轴的光线会聚于一点，这点叫做凸透镜， 这点到凸透镜光心的距离叫做。 6、如何利用太阳光粗略地测出一凸透镜的焦距？ 二、课内互动学习 （一）凸透镜与凹透镜的特点 1：观察凸透镜和凹透镜 （1）从透镜的结构特征观察： 两种透镜结构上的区别： 凸透镜： 凹透镜： （2）用透镜看字（近距离观察） 分别用凸透镜和凹透镜，靠近书本去看字，你发现了什么？ 通过透镜,所看到的物体的像是的（缩小或缩小）。 通过透镜,所看到的物体的像是的（缩小或缩小）。 （3）不同透镜对光线的作用 让一束太阳光通过透镜，会发现有什么现象？（在图中画出你的猜想）实验验证：利用激光小手电来验证。 实验结论：凸透镜对光线有作用； 凹透镜对光线有作用。 2：辨别凸透镜和凹透镜 设计三种简易的方法，辨别某一个透镜是凸透镜，还是凹透镜。 方法1：； 方法2：； 方法3：。 试一试：用你所设计的方法去辨别：近视眼镜和远视眼镜的镜片是凸 透镜，还是凹透镜？ 结论：近视眼镜的镜片是： 近视眼镜的镜片是： 议一议：生活中的缩小镜是凸透镜还是凹透镜？ 3:透镜的主光轴、光心、焦点、焦距 （1）叫光心； 叫主光轴。 （2）平行于主光轴的光线通过凸透镜后会聚于主光轴上的一点,这 个点叫做凸透镜的； 平行于主光轴的光线通过凹透镜后反向延长线会聚于主光轴上 的一点,这个点叫做凹透镜的。 （3）叫焦距。 凸透镜对光有会聚作用，所以凸透镜也叫会聚透镜。 凹透镜对光有发散作用，所以凹透镜也叫发散透镜。 议一议：你是如何理解光线被会聚和光线被发散的？ 思考:如何利用太阳光粗略地测出一凸透镜的焦距？ 实验方法： 4：透镜中的三条特殊光线 ①凡是通过光心的光线，其传播方向不变。 ②平行主光轴的光线经凸透镜后过焦点； 平行主光轴的光线经凹透镜后反向延长线过焦点。 ③过焦点的光线经凸透镜后平行主光轴； 指向焦点的光线经凹透镜后平行主光轴。 （三）：透镜的奥秘 1、观察：将一束激光射向三棱镜，观察现象并在图中画出 这束光在三棱镜内和离开三棱镜后行进的路径。 观察表明：一束光通过三棱镜后，出射光线将向 （顶角/地面）偏折。 2、猜测：如图所示，把两块三棱镜组合在一起。你认为，平行光经它们折射后， 出射光线会怎样？试在图中画出你猜测的情况。 3、检验：通过实验，观察出射光线的路径，检验你的猜测是否正确。 4、联想：透镜可以看着由多个棱镜组合而成，每个 棱镜都使光线向底边偏折。所以凸透镜对 光有会聚作用，凹透镜对光有发散作用。 三、课堂检测 1．我国古代对凸透镜聚焦作用早有认识。据晋代张华的《博物志》记载：“削冰令圆，基于微透镜阵列器件的成像技术研究
透镜及其应用知识点总结
《透镜》教案
★5透镜笔记整理
透镜作图类型及方法
凸透镜成像规律归纳总结
初中物理第五章：《透镜知识》结构图
凸透镜成像规律 记忆口诀
微透镜阵列(复眼透镜)供应办法
凸透镜和凹透镜的特点及对光线的作用(人教版)
透镜中心厚度检测 (3)
(完整版)凸透镜成像规律归纳总结
无缝微透镜阵列LED匀光膜研究
透镜教案
【八年级】八年级物理上册42透镜助学案无答案苏科版