專題突破七光學(xué)作圖

目錄TOC\o"11"\h\u一．作光的反射光路圖（共9小題） 1二．平面鏡成像的相關(guān)作圖（共1小題） 7三．作光的折射光路圖（共4小題） 7四．透鏡的光路圖（共8小題） 9一．作光的反射光路圖（共9小題）1．如圖所示，一束光線與水平夾角30°斜射入井口，若要利用一塊平面鏡，將此時的太陽光豎直射入井中。請你通過作圖畫出平面鏡的位置，并標(biāo)出反射角的度數(shù)?！窘獯稹拷猓河捎诜瓷涔饩€豎直射入井內(nèi)，過入射點(diǎn)O豎直向下做出反射光線OB；因反射角等于入射角，然后作∠AOB的角平分線即為法線（ON）。由圖知，反射光線和入射光線的夾角∠AOB＝30°+90°＝120°；則反射角∠BON＝∠AOB＝×120°＝60°，如圖所示：2．如圖所示，AB是由點(diǎn)光源S發(fā)出的一條入射光線，CD是由S發(fā)出的另一條入射光線的反射光線，請在圖中畫出點(diǎn)光源S的位置?！窘獯稹拷猓合冗^C點(diǎn)垂直反射面畫出法線，注意利用反射角等于入射角，再在法線左側(cè)作出CD的入射光線，并交入射光線AB于點(diǎn)S，點(diǎn)S為發(fā)光點(diǎn)的位置，如圖所示：3．請按要求作出各圖（作圖時請用鉛筆、直尺并保留作圖痕跡）（1）在圖1中畫出人看到球的光路圖（2）如圖2所示，MN為平面鏡，O為人眼在平面鏡前的位置，A、B、C、D四個物點(diǎn)中，人眼看不到哪個物點(diǎn)所成的像？（3）畫出圖3中的平面鏡，標(biāo)出入射角α和反射角β；（4）如圖4所示，B為隧道中的一堵墻，墻的左側(cè)有一激光器S，發(fā)出一束激光經(jīng)平面鏡MN反射后恰好經(jīng)過A點(diǎn)，請根據(jù)平面鏡成像特點(diǎn)畫出符合要求的入射光線和反射光線。（5）如圖5所示a、b是經(jīng)平面鏡反射后的反射光線，畫出對應(yīng)的入射光線。（6）如圖6所示，水平地面上有一障礙物ABCD，較大的平面鏡MN在某一高度上水平放置，①試用作圖法求出眼睛位于O點(diǎn)從平面鏡中所能看到的障礙物后方地面的范圍；②如果想在原處看到更大范圍的地面，水平放置的鏡子該怎樣改變？【解答】解：（1）作出球關(guān)于鏡面的對稱圖，即為它的像，連接像與人眼，交鏡面于一點(diǎn)O，即為入射點(diǎn)。再完成光路，如圖所示。（2）作O點(diǎn)關(guān)于平面鏡成像的像點(diǎn)O′，分別連接OA′、OB′、OC′、OD′各點(diǎn)，如圖所示：發(fā)現(xiàn)只有連線O′D與平面鏡無交點(diǎn)，所以其中不能看到的是放置在D點(diǎn)上的物體。（3）由光反射定律知，反射角等于入射角，所以先做出反射光線與入射光線的夾角的平分線，然后再過入射點(diǎn)作這個角平分線的垂線即可。如圖所示：（4）根據(jù)平面鏡成像時像與物關(guān)于平面鏡對稱，作出S點(diǎn)的像點(diǎn)S′，連接S′A交平面鏡于點(diǎn)O，連接SO為入射光線，OA為反射光線；如圖所示：（5）先將兩條反射光線反向延長交于一點(diǎn)S′，再作出S′關(guān)于平面鏡的對稱點(diǎn)S，即為發(fā)光點(diǎn)的位置，從反光點(diǎn)S到反射點(diǎn)畫出兩條入射光線，如圖所示：（6）①將O點(diǎn)看成是一個發(fā)光點(diǎn)。作O點(diǎn)在平面鏡中的像O′，連接OA交MN于F，連接O′F交地面于H；連接O′B交MN于E，交地面于G，連接OE，標(biāo)上箭頭，光線傳播方向如圖所示。入射光線為HF、GE；反射光線為FO、EO．圖中GH所圍區(qū)域就是眼睛位于O點(diǎn)從平面鏡MN中所能看到障礙物后方地面的范圍。②假定水平放置的鏡子的高度降低至與障礙AB面接觸，眼睛就看不到障礙物后面的地面，因此，如果想在原處看到更大范圍的地面，水平放置的鏡子在高度該增高（即向上移動）。4．如圖所示，發(fā)光點(diǎn)A被平面鏡反射的一條光線中，有一條經(jīng)過點(diǎn)B，請作出這條入射光線和反射光線?！窘獯稹拷猓鹤鞒霭l(fā)光點(diǎn)A在平面鏡中的像點(diǎn)A′，連接A′B交與平面鏡于點(diǎn)O，連接AO作出入射光線，連接OB作出反射光線，如圖：5．如圖，P為平放的平面鏡上方的一塊擋板，BA、DC為擋板左側(cè)一點(diǎn)光源S發(fā)出的光經(jīng)平面鏡反射后的兩條反射光線，試作出點(diǎn)光源S的位置?！窘獯稹拷猓合葘蓷l反射光線反向延長交于一點(diǎn)S′，在通過平面鏡作出S′的對稱點(diǎn)S，即為發(fā)光點(diǎn)的位置，并聯(lián)接S與兩個反射點(diǎn)畫出入射光線，如圖所示：6．根據(jù)入射光線和反射光線作出平面鏡的位置。【解答】解：由光的反射定律知，反射角等于入射角，所以先作出反射光線與入射光線夾角的平分線，然后再過入射點(diǎn)作這個角平分線的垂線即可得到平面鏡的位置。如圖：7．如圖所示，MN為平面鏡，畫出點(diǎn)光源S射出的光經(jīng)平面鏡反射后經(jīng)過A點(diǎn)的光路圖?！窘獯稹拷猓合韧ㄟ^平面鏡作出發(fā)光點(diǎn)S的對稱點(diǎn)S′，連接S′A交平面鏡于點(diǎn)O，OA為反射光線，如圖所示：8．a(chǎn)、b是鏡前一點(diǎn)光源S發(fā)出的光線經(jīng)平面鏡反射后的兩條反射光線，請根據(jù)反射光線a、b畫出點(diǎn)光源S的位置，并完成光路圖?！窘獯稹拷猓旱谝环N作法：先將兩條反射光線反向延長交于一點(diǎn)S′，在通過平面鏡作出S′的對稱點(diǎn)S，即為發(fā)光點(diǎn)的位置，并聯(lián)接S與兩個反射點(diǎn)畫出入射光線，如圖所示：第二種作法：分別過反射點(diǎn)垂直鏡面作出法線，畫出兩條入射光線，兩條入射光線的交點(diǎn)S即為發(fā)光點(diǎn)的位置，如圖所示：9．用一平面鏡將與水平面成30°角的陽光豎直照射到深井內(nèi)，請你在圖中畫出平面鏡的位置并標(biāo)明反射角的度數(shù)?！窘獯稹拷猓阂驗樘柟庳Q直射入深井內(nèi)，所以反射光線豎直向下，畫出法線，過入射點(diǎn)畫出法線的垂線，即平面鏡的位置，因入射光線與水平面成30°，而反射光線是豎直向下的，所以入射光線與反射光線的夾角為30°+90°＝120°，則入射角、反射角為60°．如圖所示：二．平面鏡成像的相關(guān)作圖（共1小題）10．如圖所示，A'B'是AB在平面鏡中的像，請你畫出平面鏡的位置。（要求保留作圖痕跡）【解答】解：由平面鏡成像的特點(diǎn)：像和物體各對應(yīng)點(diǎn)的連線被平面鏡垂直平分，可知確定平面鏡的位置，如下圖所示：三．作光的折射光路圖（共4小題）11．圖中OA′是入射光線AO的折射光線，請在圖中畫出入射光線BO的折射光線OB′的大致位置。【解答】解：入射光線AO和BO，BO入射角小，所以BO的折射光線OB′的折射角也較小，OB′應(yīng)畫在OA′和OB的延長線之間，如圖所示：12．如圖所示，一束光線與水平面成40°角從空氣斜射到水面時，發(fā)生反射和折射，請你在圖中畫出它的反射光線和折射光線的大致方向?！窘獯稹拷猓簣D中入射光線與界面的夾角是40°，入射角是入射光線與法線的夾角，因此入射角是90°﹣40°＝50°；反射角是反射光線與法線的夾角，故反射角等于入射角也為50°，首先過入射點(diǎn)垂直于水面作出法線，然后根據(jù)反射角等于入射角，在法線右側(cè)的空氣中作出反射光線；光由空氣斜射進(jìn)入水中時，折射光線向靠近法線方向偏折，折射角小于入射角，據(jù)此畫出折射光線，如下圖所示：13．如圖所示，水面上方E點(diǎn)處的眼睛看到水下物體N的像成在M處。請在圖中作出該過程的成像光路圖?！窘獯稹拷猓哼B接EM與界面的交點(diǎn)即為入射點(diǎn)O，根據(jù)光從水中斜射入空氣中時，折射角大于入射角，連接NO即為入射光線。如下圖所示：14．如圖所示，一束光從空氣射向玻璃磚并穿過玻璃磚，請在圖中作出法線并大致畫出這束光進(jìn)入玻璃和離開玻璃后的光線?！窘獯稹拷猓合犬嫵龇ň€，當(dāng)光從空氣斜射入玻璃時，入射光線和折射光線分居法線的兩側(cè)，折射角小于入射角。當(dāng)光從玻璃斜射入空氣時，入射光線和折射光線分居法線的兩側(cè)，折射角大于入射角。如下圖所示：四．透鏡的光路圖（共8小題）15．如圖所示，請畫出入射光線通過透鏡后的折射光線?！窘獯稹拷猓孩龠^光心的光線經(jīng)凸透鏡折射后傳播方向不改變；平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后將過焦點(diǎn)。②延長線過另一側(cè)焦點(diǎn)的光線經(jīng)凹透鏡折射后將平行于主光軸；過光心的光線經(jīng)凹透鏡折射后傳播方向不改變，如圖所示：16．補(bǔ)全下列光路圖?！窘獯稹拷猓海?）根據(jù)過光心的光線經(jīng)凸透鏡折射后傳播方向不改變、通過焦點(diǎn)的光線經(jīng)凸透鏡折射后將平行于主光軸作出對應(yīng)的折射光線和入射光線；（2）過光心的光線經(jīng)凹透鏡折射后傳播方向不改變、延長線過另一側(cè)焦點(diǎn)的光線經(jīng)凹透鏡折射后將平行于主光軸作出對應(yīng)的入射光線。如圖所示：17．如圖所示，一束光線射向凹透鏡，請畫出經(jīng)凹透鏡、凸透鏡后的折射光線?！窘獯稹拷猓貉娱L線過另一側(cè)焦點(diǎn)的光線經(jīng)凹透鏡折射后將平行于主光軸，由此畫出折射光線；平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后將過焦點(diǎn)，由此畫出另一條折射光線。如圖所示：18．如圖所示，S'是點(diǎn)光源S在平面鏡中所成的像，S發(fā)出的一條光線經(jīng)平面鏡反射后恰好射向凹透鏡右側(cè)虛焦點(diǎn)F。要求：（1）畫出點(diǎn)光源S；（2）補(bǔ)充入射光線；（3）畫出反射光線經(jīng)過凹透鏡的折射光線?！窘獯稹拷猓海?）平面鏡成像時，像與物體關(guān)于鏡面是對稱的，據(jù)此作出發(fā)光點(diǎn)S；（2）由圖可知，像與反射光線的連線與鏡面的交點(diǎn)為反射點(diǎn)，連接S和反射點(diǎn)，該光線為入射光線；（3）延長線過另一側(cè)焦點(diǎn)的光線經(jīng)凹透鏡折射后將平行于主光軸，如圖所示：19．如圖所示，OO′為凸透鏡的主光軸，AB是發(fā)光物體，A′B′是AB經(jīng)過透鏡所成的像，請你通過作圖找出透鏡的位置H，并作出凸透鏡的右焦點(diǎn)F?！窘獯稹拷猓河蓤D可知，該透鏡成實像，所以該透鏡為凸透鏡；由于過光心的光線經(jīng)凸透鏡后傳播方向不變，據(jù)此可以確定凸透鏡光心的位置；連接A、A′，與主光軸相交于一點(diǎn)，即為凸透鏡的光心；然后垂直于主光軸畫出凸透鏡，由A做平行于主光軸的光線，則通過凸透鏡的會聚后過焦點(diǎn)而會聚在A′點(diǎn)。則折射光線與主光軸的交點(diǎn)F為左焦點(diǎn)的位置，由此可畫出右焦點(diǎn)的位置，如圖所示：20．完成圖中的光路圖?！窘獯稹拷猓孩偻ㄟ^焦點(diǎn)的光線經(jīng)凸透鏡折射后將平行于主光軸；過凸透鏡光心的光線傳播方向不改變。如圖所示：②延長線過另一側(cè)焦點(diǎn)的光線經(jīng)凹透鏡折射后將平行于主光軸；②平行于主光軸的光線經(jīng)凹透鏡折射后，其折射光線的反向延長線過焦點(diǎn)。如圖所示：21．畫出圖中物體AB通過凸透鏡所成的像A′B′，根據(jù)成像的性質(zhì)，并指出它們各是哪種光學(xué)元件的工作光路圖。【解答】解：據(jù)平行于主光軸的光線過焦點(diǎn)，過光心的光線傳播方向不變的特殊光線依次做出圖象即可，如下圖所示：（1）中成倒