例3 在下列虚线框中放入适当的凸透镜或凹透镜，光路图能成立。其中放入凸透镜的是（）


A.甲和丁
B.乙和丁
C.丙和丁
D.乙和丙
【易错警示】会聚作用:指经凸透镜折射后的光相对于入射光更“靠近”主光轴,不能将会聚作用理解成将光会聚于一点。
发散作用:指经凹透镜折射后的光相对于入射光更“偏离”主光轴,不能将发散作用理解成光不能会聚于一点。

A

【分析】
要判断虚线框内是凸透镜还是凹透镜，需依据透镜对光线的作用：凸透镜对光线有会聚作用（折射光线相对于入射光线更靠近主光轴），凹透镜对光线有发散作用（折射光线相对于入射光线更远离主光轴），且需注意：会聚/发散作用是对比入射光线的原传播方向，而非光线是否会聚到一点。逐个分析四幅图：
1. 甲图：入射为平行光线，经透镜后会聚到主光轴上一点，说明透镜使光线更靠近主光轴，是会聚作用，对应凸透镜；
2. 乙图：入射为平行光线，经透镜后向外发散，远离主光轴，是发散作用，对应凹透镜；
3. 丙图：入射光线是向外发散的，经透镜后虽会聚到一点，但对比入射光线的原方向，折射光线更远离主光轴，属于发散作用，对应凹透镜；
4. 丁图：入射是从一点发出的发散光线，经透镜后变为平行光线，折射光线相对于入射光线更靠近主光轴，是会聚作用，对应凸透镜。
因此放入凸透镜的是甲和丁。
【解析】
根据透镜对光线的作用：凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用。
甲图：平行入射光线经透镜后会聚，符合凸透镜的会聚作用，为凸透镜；
乙图：平行入射光线经透镜后发散，符合凹透镜的发散作用，为凹透镜；
丙图：入射光线经透镜后，相对于入射方向更远离主光轴，属于发散作用，为凹透镜；
丁图：从一点发出的发散光线经透镜后变为平行光，折射光线更靠近主光轴，属于会聚作用，为凸透镜。
综上，放入凸透镜的是甲和丁，对应选项A。
【答案】
A
【知识点】
透镜对光线的作用、凸透镜与凹透镜的区分
【点评】
本题核心是区分凸透镜和凹透镜对光线的作用，易错点在于：不能将“会聚作用”误解为光线一定会聚于一点，也不能将“发散作用”误解为光线完全不能会聚，需对比入射光线的原方向判断作用类型。
【难度系数】
0.5

学习任务三 焦点和焦距
1. 焦点和焦距
项目 | 概念 | 图示
--- | --- | ---
凸透镜的焦点 | 跟主光轴平行的光会聚在主光轴上的一点，这个点叫作凸透镜的焦点(F) |
焦距 | 焦点到凸透镜光心的叫作焦距(f) |
2. 注意:(1)经过焦点的入射光经凸透镜折射后将于主光轴射出(光路可逆)。
(2)焦距的长短反映了凸透镜会聚作用的强弱,焦距越短会聚作用,即光通过透镜后偏折得更明显。
(3)凹透镜的焦点:平行于主光轴的光经凹透镜折射后变得发散,这些发散光的反向延长线交于主光轴上一点,此点叫作凹透镜的虚焦点(不是实际光线会聚)。
3. 透镜的三条特殊光线

口诀:“平行过焦,过心不变,过焦平行”。
学以致用

解：
1. 焦距概念空白处答案：距离
2. (1) 空白处答案：平行
(2) 空白处答案：越强

【分析】
这道题考查凸透镜的基础概念，解题时需回忆教材中相关定义与规律：首先，焦距的定义是焦点到凸透镜光心的距离；其次，凸透镜特殊光线中，经过焦点的入射光折射后平行于主光轴射出；最后，焦距越短，凸透镜的会聚作用越强。
【解析】
1. 根据焦距的定义：焦点到凸透镜光心的距离叫作焦距，因此空白处填“距离”；
2. 依据凸透镜特殊光线的规律（过焦平行），经过焦点的入射光经凸透镜折射后将平行于主光轴射出，故空白处填“平行”；
3. 焦距的长短反映凸透镜会聚作用的强弱，焦距越短，光线偏折程度越大，会聚作用越强，因此空白处填“越强”。
【答案】
1. 距离；2. (1)平行；(2)越强
【知识点】
凸透镜焦距概念、凸透镜特殊光线规律、凸透镜会聚作用
【点评】
本题为光学基础概念题，直接考查教材核心知识点，难度较低，有助于学生巩固对凸透镜相关基础内容的理解，是光学学习的入门基础题型。
【难度系数】
0.8

例4 西汉时期的《淮南万毕术》中，记载有“削冰令圆，举以向日，以艾承其影，则火生。”其中“削冰令圆”是把冰削成透镜；“以艾承其影”是把“艾”（易燃物）放在透镜的上。

解：
凸
焦点

【分析】
要解决这道题，需结合凸透镜的结构特点和会聚作用分析：首先，“削冰令圆”是将冰削成中间厚、边缘薄的形状，符合凸透镜的结构特征；其次，凸透镜对平行光（太阳光可近似为平行光）有会聚作用，平行光经凸透镜后会会聚到焦点，焦点处温度极高，能点燃易燃物，因此需将易燃物放在焦点上。
【解析】
1. 判断透镜类型：冰被削成圆形后，中间厚、边缘薄，这种透镜是凸透镜；
2. 确定易燃物的位置：凸透镜对光线有会聚作用，平行于主光轴的太阳光经凸透镜折射后，会会聚到主光轴上的一点，该点为凸透镜的焦点，焦点处温度很高，能使易燃物（艾）燃烧，因此需将艾放在透镜的焦点上。
【答案】
凸；焦点
【知识点】
凸透镜的结构、凸透镜的会聚作用
【点评】
本题结合古代科技文献考查凸透镜的应用，将物理知识与传统文化结合，既考查基础知识点，又体现物理的实用性，属于光学部分的基础题。
【难度系数】
0.3

例5 在图中分别作出相应的折射光线或入射光线。

解：
凹透镜部分作图：
1. 射向凹透镜光心O的入射光线：经凹透镜后传播方向保持不变，沿入射光线的原有方向直接画出折射光线，标注与入射光线指向一致的箭头。
2. 延长线经过凹透镜右侧焦点F的入射光线：根据凹透镜的光路规律，经凹透镜折射后折射光线平行于主光轴射出，画出沿水平方向平行于主光轴的折射光线，标注向右的传播箭头。
凸透镜部分作图：
1. 射向凸透镜光心O的入射光线：经凸透镜后传播方向保持不变，沿入射光线的原有方向直接画出折射光线，标注与入射光线指向一致的箭头。
2. 经过凸透镜右侧焦点F的折射光线：根据凸透镜的光路规律，该折射光线对应的入射光线平行于主光轴，补画从凸透镜左侧平行于主光轴射向透镜的入射光线，标注指向透镜的传播箭头。

【分析】
本题为透镜光路作图题，解题思路是依据凸透镜和凹透镜的特殊光线传播规律，针对题目给出的入射光线或折射光线，确定对应的折射光线或入射光线，作图时需准确标注光线的传播箭头。
【解析】
1. 凹透镜部分作图：
（1）射向凹透镜光心O的入射光线：经凹透镜后传播方向不变，沿入射光线原有方向画出折射光线，标注与入射光线指向一致的箭头；
（2）延长线经过凹透镜右侧焦点F的入射光线：经凹透镜折射后平行于主光轴射出，画出沿水平方向平行于主光轴的折射光线，标注向右的传播箭头。
2. 凸透镜部分作图：
（1）射向凸透镜光心O的入射光线：经凸透镜后传播方向不变，沿入射光线原有方向画出折射光线，标注与入射光线指向一致的箭头；
（2）经过凸透镜右侧焦点F的折射光线：对应的入射光线平行于主光轴，补画从凸透镜左侧平行于主光轴射向透镜的入射光线，标注指向透镜的传播箭头。
【答案】
解：
凹透镜部分作图：
1. 射向凹透镜光心O的入射光线：经凹透镜后传播方向保持不变，沿入射光线的原有方向直接画出折射光线，标注与入射光线指向一致的箭头。
2. 延长线经过凹透镜右侧焦点F的入射光线：根据凹透镜的光路规律，经凹透镜折射后折射光线平行于主光轴射出，画出沿水平方向平行于主光轴的折射光线，标注向右的传播箭头。
凸透镜部分作图：
1. 射向凸透镜光心O的入射光线：经凸透镜后传播方向保持不变，沿入射光线的原有方向直接画出折射光线，标注与入射光线指向一致的箭头。
2. 经过凸透镜右侧焦点F的折射光线：根据凸透镜的光路规律，该折射光线对应的入射光线平行于主光轴，补画从凸透镜左侧平行于主光轴射向透镜的入射光线，标注指向透镜的传播箭头。
【知识点】
透镜特殊光线作图、凸透镜光路规律、凹透镜光路规律
【点评】
本题考查透镜特殊光线的作图，属于光学基础作图题，要求学生牢记凸透镜和凹透镜的三条特殊光线的传播特点，作图时需注意光线方向和箭头标注，是学生需掌握的基础题型。
【难度系数】
0.6