光学作图的两座 堡垒 学法指导 不分版本 试题.doc

光学作图的两座堡垒吴怡根据“光的反射”和“光的折射”规律来作光路图是同学们学习光学部分应掌握的重点内容。如何攻克这两座“堡垒”需用光学知识和几何知识这两把“利刃”。由于每年各地中考物理试题中有关光学作图题的题型常有出现故有必要说说光学作图的一些方法和技巧以达到如下学习目的和要求：1.会画平面镜光路图能根据光的反射定律、平面镜成像特点解决作图等方面的问题。2.会画凸透镜和凹透镜能根据凸透镜成像规律分析、解决一些简单的光学问题。3.知道光在真空中的传播速度知道实像和虚像的区别知道光由空气射入水或其他介质中光线的折射情况及光路的可逆性。一、光的反射（1）作图要点：<1>物、像关于平面镜对称；<2>平面镜是物点和像点连线的垂直平分线；<3>反射角等于入射角法线是反射光线和入射光线夹角的角平分线且法线与反射面垂直。（2）根据成像特点作图例1.S是一个发光点是它在平面镜中成的像SA是S发出的一条光线请在图1中画出平面镜的位置和光线SA经平面镜反射后的反射光线。步骤：<1>连结光点S和像点；<2>作的垂直平分线即为平面镜的位置与SA相交于点B；<3>连结与B向前延伸作光线BC则BC为入射光线SA的反射光线。如图2所示。（3）根据物像特点作图例2.如图3平面镜MN上方有一物体AB试用作图回答下列问题。<1>人眼在什么范围里可以看到整个物体AB在镜中的像？<2>要使人眼在E点看不到镜中的像至少应把平面镜的哪一部分遮住。解答：<1>首先用对称法作出物体AB在平面镜中的像（如图4）；借助像作出过A、B射向平面镜N点的入射光线对应的反射光线；同理作出过M点的反射光线观察范围应该在光线所夹的范围内。<2>从像连接眼睛E：分别与镜面相交于Q、R（如图5）处于E处的人眼就是通过平面镜QR之间的部分看到平面镜中完整的像因而至少应该遮住RQ这一部分。二、光的折射（1）作图要点：<1>根据光在传播过程中光路宽窄的变化可以将光分成平行光——光路宽窄不变的光；会聚光——光路变窄的光；发散光——光路变宽的光。<2>凸透镜对光起会聚作用；凹透镜对光起发散作用。<3>光从空气斜射入其它媒质折射角小于入射角；反之则折射角大于入射角。（2）根据折射规律作图例3.如图6所示是上、下表面平行的玻璃砖一束光从空气斜射到玻璃砖的上表面这束光从玻璃砖的下表面透射后的光路是怎样的？解答：如图7所示光在上表面折射时折射角r小于入射角i在下表面折射时入射角等于r（因为上、下表面平行）根据光路可逆原理这时折射角应等于i因此透射光平行于入射光并且向左侧移了一段距离由此可见玻璃砖对光线有侧移作用进一步研究表明玻璃砖越厚侧移距离越大。例4.通过作图作出潜水侦察兵在水底下看到岸上目标A的像的大致位置（如图8）。解答：由作图可以看出光从空气进入水中折射角小于入射角当折射后的光线进入潜水员的眼睛里被潜水员看到由于人的感觉光线是沿直线传播的所以将折射入水中的光线反向延长相交于目标A点的上方也就是说潜水员看到的像比目标升高了一些（如图9所示）。（3）根据透镜的特殊光线作用例5.如图10所示AO是入射光线OB是光通过凸透镜或凹透镜折射后的传播方向试在图中的适当位置填上适当的光学元件并画出主光轴的位置。分析：根据上述作图要点<1>对光路变化的分类方法当入射光只有一条时可添加一条与入射光线平行的辅助线使之形成一束平行光然后再看这束平行光经过光学元件折射后光路宽窄的变化以区分是会聚还是发散了若是发散则填个凹透镜（如图11）；若是会聚就填个凸透镜（如图12）。辅助线可加在入射光线的上方。也可以加在下方同时将辅助线光作光轴这样一来就能得到两个解答。如果同学们有兴趣还可将辅助线与折射光线OB平行可再能得到两个解答不妨一试。例题6.实验中有时需要将一束粗平行光变成细平行光这可以利用两块透镜的组合来解决请在图13中的方框中画出它们的组合方式并分别写出两块透镜间的距离s跟两块透镜的焦距的关系。解法1：（1）分别正、反方向延长入、出射光线；（2）交叉连接入、出射光线；（3）在光路转折处填凸透镜（如图14所示）且。解法2：（1）分别正、反向延长入、出射光线；（2）不交叉连接入、出射光线；（3）在光路转折处分别填凸透镜和凹透镜（如图15所示）且。