光學(xué)作圖的兩座 堡壘 學(xué)法指導(dǎo) 不分版本

1、光學(xué)作圖的兩座 堡壘吳怡 根據(jù)“光的反射”和“光的折射”規(guī)律來(lái)作光路圖，是同學(xué)們學(xué)習(xí)光學(xué)部分應(yīng)掌握的重點(diǎn)內(nèi)容。如何攻克這兩座“堡壘”，需用光學(xué)知識(shí)和幾何知識(shí)這兩把“利刃”。由于每年各地中考物理試題中有關(guān)光學(xué)作圖題的題型常有出現(xiàn)，故有必要說(shuō)說(shuō)光學(xué)作圖的一些方法和技巧，以達(dá)到如下學(xué)習(xí)目的和要求： 1. 會(huì)畫平面鏡光路圖，能根據(jù)光的反射定律、平面鏡成像特點(diǎn)解決作圖等方面的問(wèn)題。 2. 會(huì)畫凸透鏡和凹透鏡，能根據(jù)凸透鏡成像規(guī)律分析、解決一些簡(jiǎn)單的光學(xué)問(wèn)題。 3. 知道光在真空中的傳播速度，知道實(shí)像和虛像的區(qū)別，知道光由空氣射入水或其他介質(zhì)中光線的折射情況及光路的可逆性。 一、光的反射 （1）作圖要點(diǎn)：

2、 物、像關(guān)于平面鏡對(duì)稱； 平面鏡是物點(diǎn)和像點(diǎn)連線的垂直平分線； 反射角等于入射角，法線是反射光線和入射光線夾角的角平分線，且法線與反射面垂直。 （2）根據(jù)成像特點(diǎn)作圖 例1. S是一個(gè)發(fā)光點(diǎn)，是它在平面鏡中成的像，SA是S發(fā)出的一條光線，請(qǐng)?jiān)趫D1中畫出平面鏡的位置和光線SA經(jīng)平面鏡反射后的反射光線。 步驟： 連結(jié)光點(diǎn)S和像點(diǎn)； 作的垂直平分線即為平面鏡的位置，與SA相交于點(diǎn)B； 連結(jié)與B，向前延伸作光線BC，則BC為入射光線SA的反射光線。如圖2所示。 （3）根據(jù)物像特點(diǎn)作圖 例2. 如圖3，平面鏡MN上方有一物體AB，試用作圖回答下列問(wèn)題。 人眼在什么范圍里可以看到整個(gè)物體AB在鏡中的像？

3、要使人眼在E點(diǎn)看不到鏡中的像，至少應(yīng)把平面鏡的哪一部分遮住。 解答： 首先用對(duì)稱法作出物體AB在平面鏡中的像（如圖4）；借助像，作出過(guò)A、B射向平面鏡N點(diǎn)的入射光線對(duì)應(yīng)的反射光線；同理，作出過(guò)M點(diǎn)的反射光線，觀察范圍應(yīng)該在光線所夾的范圍內(nèi)。 從像連接眼睛E：，分別與鏡面相交于Q、R，（如圖5），處于E處的人眼就是通過(guò)平面鏡QR之間的部分看到平面鏡中完整的像，因而至少應(yīng)該遮住RQ這一部分。 二、光的折射 （1）作圖要點(diǎn)： 根據(jù)光在傳播過(guò)程中光路寬窄的變化，可以將光分成平行光光路寬窄不變的光；會(huì)聚光光路變窄的光；發(fā)散光光路變寬的光。 凸透鏡對(duì)光起會(huì)聚作用；凹透鏡對(duì)光起發(fā)散作用。 光從空氣斜射入其它

4、媒質(zhì)，折射角小于入射角；反之則折射角大于入射角。 （2）根據(jù)折射規(guī)律作圖 例3. 如圖6所示是上、下表面平行的玻璃磚，一束光從空氣斜射到玻璃磚的上表面，這束光從玻璃磚的下表面透射后的光路是怎樣的？ 解答：如圖7所示，光在上表面折射時(shí)，折射角r小于入射角i，在下表面折射時(shí)，入射角等于r（因?yàn)樯?、下表面平行），根?jù)光路可逆原理，這時(shí)折射角應(yīng)等于i，因此透射光平行于入射光，并且向左側(cè)移了一段距離，由此可見玻璃磚對(duì)光線有側(cè)移作用，進(jìn)一步研究表明，玻璃磚越厚，側(cè)移距離越大。 例4. 通過(guò)作圖作出潛水偵察兵在水底下看到岸上目標(biāo)A的像的大致位置（如圖8）。 解答：由作圖可以看出，光從空氣進(jìn)入水中折射角小于入

5、射角，當(dāng)折射后的光線進(jìn)入潛水員的眼睛里被潛水員看到，由于人的感覺光線是沿直線傳播的，所以將折射入水中的光線反向延長(zhǎng)相交于目標(biāo)A點(diǎn)的上方，也就是說(shuō)潛水員看到的像比目標(biāo)升高了一些（如圖9所示）。 （3）根據(jù)透鏡的特殊光線作用 例5. 如圖10所示，AO是入射光線，OB是光通過(guò)凸透鏡或凹透鏡折射后的傳播方向，試在圖中的適當(dāng)位置填上適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)元件，并畫出主光軸的位置。 分析：根據(jù)上述作圖要點(diǎn)對(duì)光路變化的分類方法，當(dāng)入射光只有一條時(shí)，可添加一條與入射光線平行的輔助線，使之形成一束平行光，然后再看這束平行光經(jīng)過(guò)光學(xué)元件折射后光路寬窄的變化，以區(qū)分是會(huì)聚還是發(fā)散了，若是發(fā)散，則填個(gè)凹透鏡（如圖11）；若是會(huì)聚就填個(gè)凸透鏡（如圖12）。輔助線可加在入射光線的上方。也可以加在下方，同時(shí)將輔助線光作光軸，這樣一來(lái)就能得到兩個(gè)解答。如果同學(xué)們有興趣，還可將輔助線與折射光線OB平行，可再能得到兩個(gè)解答，不妨一試。 例題6. 實(shí)驗(yàn)中有時(shí)需要將一束粗平行光變成細(xì)平行光，這可以利用兩塊透鏡的組合來(lái)解決，請(qǐng)?jiān)趫D13中的方框中畫出它們的組合方式，并分別寫出兩塊透鏡間的距離s跟兩塊透鏡的焦距的關(guān)系。 解法1：（1）分別正、反方向延長(zhǎng)入、出射光線； （2）交叉連接入、出射光線； （3）在光路轉(zhuǎn)折處填凸透鏡（如圖14所