初中物理 光学作图的两座“堡垒”专题辅导.doc

初中物理光学作图的两座“堡垒”专题辅导吴怡根据“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。