透镜
本节知识学习的重点是透镜对光线的折射作用。本节内容是凸透镜成像学习的前提，中考考试重点，，以考查凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用为主，题型以选择题、填空题、作图题为主，难度通常不大。
一、凸透镜和凹透镜
1．凸透镜
表面是球面一部分的透明元件就是透镜。中央较厚、边缘较薄的透镜叫做凸透镜，它是利用光的折射原理制成的光学器件，如下图甲所示。
2．凹透镜
中央较薄、边缘较厚的透镜叫做凹透镜，如下图乙所示。
二、透镜基本要素
1．主光轴：通过两个球面球心的直线，叫做透镜的主光轴，简称光轴（如下图所示）。
2．光心：主光轴上有个特殊的点，通过它的光线传播方向不变，这个点校透镜的光心；凸（凹）透镜的中心称为光心（O）。（如下图所示）
3．焦点：平行于主光轴的光经凸透镜折射后会聚的点称为凸透镜的焦点（F）。平行于主光轴的光经凹透镜折射后向外发散，反向延长线的交点称为凹透镜的焦点（F），也叫虚焦点。透镜的两侧各有一个焦点。
4．焦距：焦点到透镜光（中）心的距离称为焦距（f）。透镜两侧焦距一般相等。
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三、透镜对光线的作用
1．凸透镜的会聚作用
一束平行于凸透镜主光轴的光线，经凸透镜后会聚于焦点，可见凸透镜对光线有会聚作用，故凸透镜又叫会聚透镜。由于光路的可逆，若把光源放在焦点上，光源射向凸透镜的光，经凸透镜后将变为平行于主光轴的光，因此凸透镜可以产生平行光。
2．凹透镜的发散作用
一束平行于凹透镜主光轴的光线，经凹透镜后发散射出，这些发散光线的反向延长交于凹透镜另一侧的焦点，可见凹透镜对光线有发散作用，故凹透镜又叫发散透镜。由于光路的可逆性，从凹透镜的一侧射向另一侧焦点的光经凹透镜折射后平行于主光轴射出。
3．会聚与发散的理解
凸透镜对光有会聚作用是指出射光线相对于入射光线更加“靠近”主光轴，使光束变窄，而不是一定会聚于一点，如图甲所示；经过透镜后的折射光线会聚于一点，也不一定是凸透镜，如图乙所示，这是一个凹透镜。发散是指经过凹透镜折射后光线更加“远离”主光轴，使光束变宽，变发散。
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四、通过透镜的三条特殊光线
有三条光线通过透镜的光路很特别，如图甲、乙所示：
1．平行于凸（凹）透镜，主光轴的光线，经凸（凹）透镜折射后（反向延长线）会聚于（虚）焦点；
2．通过凸（凹）透镜光心的光线传播方向不变；
3．通过透镜（虚）焦点的光线，经凸（凹）透镜折射后平行于主光轴射出。
重难点01 透镜对光线的作用
如如图所示的1块光学元件。要使下面的光路图成立，虚线框内应单独放入的镜是
A．1或3 B．2或4 C．1或2 D．5或6
【参考答案】A
【详细解析】由题图可知，光线能透过该镜，所以此镜为透镜，且平行光线经过透镜折射后会聚在了焦点上，所以该透镜为凸透镜。根据凸透镜的特点可知1，3为凸透镜。故选A。
【名师点睛】做题时把握好凸、凹透镜对光线的折射作用，以及常见三条特殊光线的光路图，如下：平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点，通过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴，过凸透镜光心的光线传播方向不改变。如图所示。
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平行于主光轴的光线经凹透镜折射后折射光线的反向延长线通过焦点，指向另一侧焦点的光线经凹透镜折射后折射光线平行于主光轴，过凹透镜光心的光线传播方向不变；如图所示。
1．小林在森林公园里玩时，看到一个丢弃的塑料瓶，她想到，瓶里如果进了水后最容易引起火灾，其主要原因是
A．盛有水的瓶相当于一个凹透镜，对光线有会聚作用
B．盛有水的瓶相当于一个凸透镜，对光线有发散作用
C．盛有水的瓶相当于一个凸透镜，对光线有会聚作用
D．盛有水的瓶相当于一个凹透镜，对光线有发散作用
【参考答案】C
2．如图请画出从光源S发出的三条光线，经透镜折射后的传播方向。
【参考答案】
【详细解析】过焦点的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴；平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点；延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴。
1．关于透镜，下列说法正确的是
A．凸透镜对光有会聚作用，因此通过凸透镜光一定会聚在焦点
B．凸透镜和凹透镜都有焦点，凸透镜有实焦点，凹透镜有虚焦点
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C．凸透镜只对平行光有会聚作用
D．平行于主光轴的光，通过凹透镜后一定过焦点
【答案】B
2．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 C．c D．d
【答案】C
【解析】凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用。根据图中光线通过透镜（图中未画出）的情形，可知c对光线有会聚作用是凸透镜。答案为C，选项ABD错误。
3．以下光线通过透镜的光路图，其中正确的是
A． B． C． D．
【答案】D
4．如图所示光线经过一个光学元件后传播方向发生了改变，则虚线框内的光学元件是
A．凹透镜 B．凸透镜 C．平面镜 D．潜望镜
【答案】B
【解析】根据图所示光线经过光学器件后会聚在一点，由所提供的选项，只有凸透镜对光具有会聚效果，所以选项B符合题意，故应选B。
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5．①凸透镜，②凹透镜，③凸面镜，④凹面镜，下列两个光学元件对平行光线都能起到会聚作用的是
A．①③ B．①④ C．②③ D．②④
【答案】B
【解析】凸面镜和凹面镜利用光的反射，凸面镜对光线起发散作用，凹面镜对光线起会聚作用；凸透镜和凹透镜利用光的折射，凸透镜对光线起会聚作用，凹透镜对光线起发散作用，故选B。
6．画出图中光线ab和Oc通过透镜前后的完整光路。
【答案】
【解析】由图可知，入射光线平行于主光轴，则其折射光线的反向延长线过焦点；过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变。
7．如图所示，一束光线先通过凹透镜L1，再通过凸透镜L2。请补充完整光路。
【答案】
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8．如图所示，ab是光源S射向平面镜后的一条反射光线，射向凹透镜的焦点F。S′是光源S在平面镜中的像。请画出：①光源S的位置；②ab的入射光线；③ab经凹透镜的折射光线。
【答案】
【解析】①画出像S′的对称点S，可得光源S的位置；②连接Sa，可得ab的入射光线；③ab的延长线过凹透镜的焦点，折射光线平行于凹透镜的主光轴射出。
9．如图所示，一条平行于凸透镜主光轴CC′的入射光线经透镜折射后入射于平面镜上的N点（平面镜与主光轴平行），经平面镜反射后与主光轴CC′相交于B点，过N点作平面镜的法线与主光轴CC′相交于A点，O点为凸透镜的光心。
（1）请在图中画出这条光线经凸透镜折射前和折射后的光路图。
（2）若OA=4 cm，AB=1.5 cm，则凸透镜的焦距f=________________cm。
【答案】（1） （2）2.5
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