單元主題：透鏡成像 【第 4－3
節】
光的折射現象 1.光的折射現象：
在水中的物體看起來較 。 水中的筷子看似折斷
海市蜃樓 彩虹 光斜向射入水中，光發生偏折
2.光的折射現象示意圖：
彩虹、光射入水中、水中筷子看來斷了、海市蜃樓、星光閃爍、
瞄準水中的魚時要瞄準所看見魚目標的 方。
3.光折射的發生：
光由一介質 另一介質時，稱作光的 。
（1）當光的入射角為零度時：光的行進方向
。（2）當光的入射角不為零度時：光的行進方向 。 光的行進方向偏折是因 所致。
理化課堂講義（自然三）
返回原介質是 ；進入不同介質是 。
將硬幣放在碗底，把碗挪開一點距離，讓自己從側面看不到 碗裡的硬幣。
觀察的角度不變，另一同學
將水緩緩倒入碗中 。 又看到硬幣了。
介質
A
介質
A
介質
A
介質
B 4.光的折射示意圖：
光的折射定律 1.光的折射定律：
（1）入射光、折射光分別在 線的兩側，且此三直線在同一平面 （2）折射光如何偏折：
入射角為零時： 原則。
入射角不為零： 原則。
若光從快介質進入慢介質時：折射光 偏折。
此時，折射角 入射角
若光從慢介質進入快介質時：折射光 偏折。
此時，折射角 入射角 （3）反射與折射同時發生。
2.光的折射示意圖：
光速： 光速：
⇒ 角度愈大的那一邊 是光速愈快的介質 ,
法線：與界面垂直的直線 （虛擬直線）
入射角：入射光與法線的夾角，∠1。
反射角：反射光與法線的夾角，∠2
折射角：折射光與法線的夾角，∠3 。
3.水中的筷子真的斷了嗎？ （作圖法：光的可逆性）
看水中物體，覺得
P’ 為 像且深度比 P 點 。 水中看飛鳥，覺得 。
範例解說
1.請描繪下列入射光的折射路徑：
平行玻璃 三稜鏡 半圓玻璃（O
圓心） 平行玻璃：折射光與原入射光必 。
半圓玻璃：半徑重合 。
2.（ ）光以相同的入射角，從水中射出到四種不同的介質中，其折射情形如圖所示。試
問光在哪種介質的傳播速率最快？（A）甲（B）乙 （C）丙 （D）丁。
理化課堂講義（自然三）
解析： 慢向快離（向愈多愈慢；離愈多愈快）
光在四介質中的光速大小順序？ 。
3.（ ）下左圖為一光束自甲介質折射進入乙介質，再從乙介質折射進入丙介質，則光在
各介質速度大小之關係，下列何者正確？
（A）甲＞乙＞丙 （B）乙＞甲＞丙 （C）丙＞乙＞甲 （D）甲＞丙＞乙。
解析：角 ，光 。
4.（ ）如上右圖，光由玻璃進入空氣中，若入射角不為零，哪些現象會發生？
甲：光速減慢、乙：波長變長、丙：頻率變慢、丁：同時有反射和折射現象 戊：入射角大於折射角、己：入射角小於折射角。
（A）乙丙 （B）甲丁 （C）乙丁己 （D）甲丁戊。
5.（ ）一光線由介質 A 射向介質 B，已知入射角為 50°，折射角為 30°。則其反射線與
折射線的夾角為多少？（A）20° （B）60° （C）80° （D）100° 。
透鏡的種類 1.透鏡的種類：
（1）凸透鏡：中間比較 ，能將光 。 （2）凹透鏡：中間比較 ，能將光 。
透鏡 透鏡
透鏡 透鏡 透鏡
透鏡 透鏡 透鏡空氣
2.會聚透鏡：凸透鏡
（1） ：透鏡兩邊假想球心的連線。（平分透鏡，如 O”O’ 線段 ） （2） ：透鏡的中心點，如 O。
（3） ：平行光入射，會聚光於一點，為 ，如 F。
（4） ：焦點至鏡心的距離，如 OF 線段。
3.發散透鏡：凹透鏡
（1） ：透鏡兩邊假想球心的連線。（平分透鏡，如 O”O’ 線段 ） （2） ：透鏡的中心點，如 O。
（3） ：平行光入射，發散光延長線交點，為 ，如 F。
（4） ：焦點至鏡心的距離，如 OF 線段。
透鏡成像
1.透鏡成像實驗程序：
（1）尋找凸透鏡的焦點並測量其焦距：
在陽光下，移動凸透鏡使光在白紙上形成最小、最亮的點 亮點即為 ，量出焦距。透鏡反轉，重覆之。
理化課堂講義（自然三）
（2）凸透鏡成像觀察：
蠟燭置於透鏡前方二倍焦距之外，移動紙屏直到像清晰 蠟燭往透鏡移近，重覆之。
（3）凹透鏡成像觀察：
透鏡換上已知焦距的凹透鏡 重覆上列步驟。
凸透鏡成像
1.凸透鏡成像作圖原則：
（1）光線進入透鏡時，會發生 次折射
作圖法採取光路之簡化，入射光畫至透鏡 線。
（2）進入透鏡時，折射光恒向 部偏折。
（3）作圖法：有三條光線是有固定光路的
三條折射光必交會於同一點，該交點即為 。 入射光 ，折射光 。
入射光 ，折射光 。
入射光 ，折射光 。
物置無窮遠 d＝∞（太陽）
物置二倍焦距外 d＞2F
物置二倍焦距上 d＝2F
物置二倍焦距至一倍焦距之間 d＝2F～F
物置一倍焦距上 d＝F
理化課堂講義（自然三）
實像的性質：
是作圖法中實際光線的交點 眼睛可見，亦能成像在紙屏上
找凸透鏡焦距的二個方法：
物置太陽光下（像距＝ ） 物置
2F
線上（像距＝ ） 物置一倍焦距以內 d＜F
2.會聚透鏡成像性質整理：
凸透鏡成像規律
1.凸透鏡成像的種類：共六種， 。 （3＋2＋1＝6）
（1）物在『太陽』：物在無窮遠時 ∞，一種
（2）物在『三區二線』：F、2F線畫出後，五種
2.凸透鏡成像的大小與位置、實虛、正倒立：d
物距如何影響成像大小、實虛、正倒立（1）像的大小與位置：
2F
線的左中右： 。 凸透鏡凹面鏡
物像位置關係 成像性質
物距 像距 正倒立 大小 實虛
¥
＝F 一點 實像＞2F
2F~F
倒立 縮小 實像＝2F ＝2F 倒立 相等 實像
2F~F
＞2F 倒立 放大 實像＝F
¥
＜F 鏡前 正立 放大 虛像
像的位置對應：
2F
線：32（三區對二區）、23（二區對三區）、22（二線對二線） F
對 ∞、∞對F
像的大小整理：共六種
2
大（ 、 ）、1等（ ）、1小（ ）、1
點（ ）、1無（ ）（2）像的實虛：4
實、1虛、1無，共六種 4
實（ 、 、 、 ） 1
虛（ ） 1無（ ）（3）像的正倒立：3
倒、1正、1點、1無，共六種 3
倒（ 、 、 ） 1正（ ） 1
點（ ） 1無（ ）理化課堂講義（自然三）
3.成像大小趨勢與移向：
（1）大小趨勢： （物接近焦點時，成像大小愈 ）
（2）物像移向： （物向右移動時，像向 移動，物像移動 ）
4.【學生自主學習】凸透鏡成像趨勢圖一、二、三：請參閱 Jim
簡報檔 凹透鏡成像
1.凹透鏡成像作圖原則：
（1）光線進入透鏡時，會發生 次折射
作圖法採取光路之簡化，入射光畫至透鏡 線。
（2）進入透鏡時，折射光恒向 部偏折。
（3）作圖法：有三條光線是有固定光路的
三條折射光必交會於同一點，該交點即為 。
入射光 ，折射光的延長線 （ F
1）。 入射光 （指向 F
2），折射光 。 入射光 ，折射光 。
2.凹透鏡成像二個可能：
3.發散透鏡成像性質整理：
【學生自主學習】凸透鏡成像大小趨勢討論：
1.凸透鏡成像大小趨勢討論：
（1）當物體在一倍焦距以外的範圍移動時（d＞F）：
移動趨勢：物與像移動方向 （同向左，同向右）。
物愈 凸透鏡，像就愈 凸透鏡，反之亦同。
大小變化趨勢： 物愈 凸透鏡，像的大小 。凸透鏡， 。
（2）當物體在一倍焦距以內的範圍移動時（d＜F）：
移動趨勢：物與像移動方向 （同向左，同向右）。
物愈 凸透鏡，像就愈 凸透鏡，反之亦同。
大小變化趨勢： 物愈 凸透鏡，像的大小 （但總比原物大）。
理化課堂講義（自然三）
虛像的性質：
是作圖法中光延長線的交點
往鏡中眼睛可見但不能成像在紙屏上
凹透鏡凸面鏡
物像位置關係 成像性質
物距 像距 正倒立 大小 實虛
¥ F
一點 虛像
（同側）
鏡前 ＜F
正立 縮小 虛像
（同側）
⇒ 凹透鏡恒成正立縮小虛像
凸透鏡， 。
【學生自主學習】凹透鏡成像大小趨勢討論：
1.凹透鏡成像大小趨勢討論：
（1）移動趨勢：物與像移動方向 （同向左，同向右）。
物愈 凹透鏡，像就愈 凹透鏡，反之亦同。
（2）大小變化趨勢：恆成正立縮小虛像
物愈 凹透鏡，像的大小 （但總比原物小）。 凹透鏡， 。
簡記原則：
凡當物體接近透鏡（凸或凹）時，其像都是愈 ，凸透鏡之 區反之。
物像移動趨勢： 。
大小變化趨勢：凸透鏡， ；凹透鏡， 。
透鏡成像規律簡表
◎
凸透鏡： 六種： 三區二線一太陽
實虛：4
實、1虛、1無 v 大小：2大、1等、1小、1點、1無w 正倒：1
正、3倒、1點、1無 2 F 線：左小右大中相等（皆鏡後） 鏡前唯一正大虛；鏡後皆倒實 移向相同（左左、右右） 虛必正立；實必倒立
o 32、23、22：3
區對2
區、2區對3
區、2線對2
線 F對∞ 大小趨勢：近焦大 （愈近焦點，像愈大）
◎
凹透鏡： 二種：
實虛：2
全虛 v 大小：1小、1點 w 正倒：1正、1點 鏡前恆成正立、縮小、虛像 移向相同（左左、右右）
虛像必正立 大小趨勢：近心大 （愈近鏡心，像愈大，但恆比原物小）
範例解說
1.甲～己虛線框內置放各類面鏡及透鏡，其光通過之光路如下圖，則：
凸透鏡為 ；凹透鏡為 ；平面鏡為 。
凹面鏡為 ；凸面鏡為 。
能會聚光者為 ；能發散光者為 。
解析： 反射，是 鏡；穿過，是 鏡。 透鏡恆向 部偏折
2.達達用透鏡做成像實驗，裝置如右圖。p
為燭火至透鏡的距離，q為紙屏上得到最清晰圖像
時，紙屏至透鏡的距離。調整 p
值測量相對應的q
值，結果如表。則回答下列問題： 此透鏡為 透鏡（凸、凹），焦距為 公分。
當 p＝15 cm
時，像性質為 （放大、相等、縮小） 、 立（正、倒）、像（實、虛）。
理化課堂講義（自然三）
當 p＝55 cm
時，像性質為 （放大、相等、縮小） 、 立（正、倒）、像（實、虛）。
當 p＝30 cm
時，像性質為 （放大、相等、縮小） 、 立（正、倒）、像（實、虛）。
當 p＝40 cm
時，像性質為 （放大、相等、縮小） 、 立（正、倒）、像（實、虛）。
o 當 p＝20 cm
時，像性質為 （放大、相等、縮小） 、 立（正、倒）、像（實、虛）。
當 p/q ＞ 1
時，像性質為 （放大、相等、縮小） 、 立（正、倒）、像（實、虛）。
當 p/q ＝ 1
時，像性質為 （放大、相等、縮小） 、 立（正、倒）、像（實、虛）。
3.如圖所示，在甲、乙兩個焦距不同的凸透鏡左側 10cm
處，分別放置一根點燃的蠟燭。若於凸透鏡右側放置白色紙幕，調整紙幕位置使成像清晰，蠟燭光線經過凸透鏡甲、乙在白 色紙幕上分別看到倒立縮小及倒立放大的像，則：
甲為 透鏡，所見為 像，焦距範圍？ 。 乙為 透鏡，所見為 像，焦距範圍？ 。
4.若附圖中框框處放置一透鏡，則：
（1） 若框框處放置凸透鏡，則物體在甲、乙、丙三位置何處所呈的像為倒立實像？
。
（2）甲、乙二位置，何者所成的像最大？ 。
（3）若要做為放大鏡使用，物體須放在甲、乙、丙何處？ 。
（4） 若框框處改放凹透鏡，則甲、乙、丙三位置所呈之像為正立放大虛像的是？
。
（5）承上題，比較甲、乙、丙三位置之像何者最大？ 。
5.某生至花圃直接以肉眼觀察花卉，如圖（一）所示；若改以眼睛分別透過四個透鏡觀察，
所看到的成像，如圖（二）：
（1）甲、乙、丙、丁所看到的成像中，何者屬於虛像？ 。 （2）甲、乙、丙、丁所看到的成像中，何者屬於實像？ 。 （3）甲、乙、丙、丁使用的透鏡，何者屬於凸透鏡？ 。 （4）甲、乙、丙、丁使用的透鏡，何者屬於凹透鏡？ 。
（5） 圖（三），任意兩點間的距離等於焦距，則甲的成像情形是將花卉放在哪個區
域？（6） 乙的成像情形是將花卉放在哪個區域？ (A) AB (B) BC (C) CO (D) OD。
理化課堂講義（自然三）97
丁
6.（ ）小劉使用切除一半的凸透鏡做實驗，透鏡如下圖所示，則透鏡所成的像應為何？
（A）只有下半部，亮度變暗 （B）完整的像，亮度變暗 （C）完整的像，亮度不變 （D）不能成像。
7.如左下圖的紅色光路，射向透鏡時，其折射光向哪一方向偏折？
方法提示 先由三特殊光路找到成像點，其他由同光點發出之入射光，其折射光均會通 過該像點。
【學生自主學習】透鏡成像測驗：請參閱 Jim
簡報檔課程結束….
理化課堂講義（自然三）
