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【方法指导】光现象作图点点通

 笑容A 2022-02-10

光现象作图是各地学业考试中常考点,光现象作图有哪些考点,如何去突破这些考点,下面笔者结合例题剖析如下:

一、光的反射作图

光的反射作图主要考查三个方面:一是根据入射光线和平面镜的位置作反射光线;二是根据反射光线和平面镜的位置,作入射光线;三是根据入射光线和反射光线作出平面镜的位置。

【例1】如图1所示,一束光线AO射向平面镜,请画出其反射光线.(保留作图痕迹)。

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【解析】过入射点O作出法线ON,用虚线表示,再根据反射角等于入射角作出反射光线,在反射光线上标上箭头,最后标出反射角和入射角。

【解析】如图2所示

方法点拨:作此类题型方法是:抓住“一点”、“两角”、“三线”的内涵。即首先要找出入射点O,入射点是三线(入射光线、反射光线和法线)交点;然后再根据法线的定义(垂直平面镜的直线)作出法线,用虚线表示,再根据反射角与入射角的定义(都是与法线的夹角),以及反射定律中两角关系(反射角等于入射角)作出反射光线。最后按要求标上箭头,如射光线的箭头朝内,反射光线的箭头朝外。

二、平面镜成像作图

利用平面镜成像的特点作图考查主要有以下三个方面:一是根据物和平面镜的位置,作出物在平面镜中像;二是根据两条反射光线和平面镜的位置,作出物(或光源)的位置;三是根据物和像的位置,作出平面镜的位置。

【例2】他在白纸上记下了两支蜡烛的位置,如图3所示,A、B分别表示两支蜡烛,请画出该同学在S处看到蜡烛在平面镜中所成像的光路图(保留作图痕迹)

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【解析】由题意可知,S为眼睛的位置,B是眼睛看到物体A在平面镜中的像点。由平面镜成像可知,像物到平面镜的距离相等,且像与物的连线与平面镜垂线,所以平面镜就是AB连线的中垂线;由所有的反射光线的反向延长线都要过像点可知,SB连线与平面镜的交点就是入射点O,其中OS就是反射光线,连接AO就是入射光线。

【答案】如图4所示

方法点拨:本类题型作图的关键两点是:一是利用像与物的连线与平面镜垂直,可见平面镜就是连线的中垂线。二是所有反射光线的反向延长线都要过像点。

三、光的折射作图

光的折射作图主要考查三个方面:一是根据入射光线和界面,作出折射光线;二是根据折射光线和界面作出入射光线;三是三棱镜(玻璃砖)对光线的作用。

【例3】一束光线从空气斜射向某透明介质表面O点,同时产生反射和折射,已知其反射光线和折射光线垂直,请在图5中作出反射光线和折射光线,并在图中标出折射光线与法线的夹角。

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 【解析】首先过入射点O作出法线,根据反射角等于入射角作出反射光线,并在反射光线上标上箭头;再根据光从空气斜射入另一种介质中,折射角小于入射角,即折射光线向法线偏折,作出折射光线,并在折射光线上标上箭头。最后标出折射角和反射角。

答案:如图6所示。 

方法点拨:作此类问题的方法是:一是法线要画在两种介质中;二是入射光线、折射光线要分布在两种不同的介质中且在法线的两侧;三是作折射光线时要先将入射光线延长(如图6),再根据折射角与入射角的关系确定折射光线,若折射角小于入射角时,折射光线远离延长线向法线偏折,若折射角大于入射角,则折射光线远离法线且远离延长线。

四、透镜对三条特殊光线的作用作图

透镜对光线的作用作图主要有两类型:凸透镜对三条特殊光线的作用;凹透镜对三条特殊光线的作用。

【例4】在图7甲中根据出射光线画出对应的入射光线, 如图7乙所示,两条入射光线(或延长线)分别过凹透镜的光心O和焦点F,分别画出经过凹透镜折射后的光线。

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【解析】根据凸透镜对三条特殊光线的作用可知,从焦点发出的光线通过凸透镜变成平行主光轴的光;根据凹透镜对三条特殊光线的作用可知,延长线过焦点的光线将凹透镜折射后变成平行主光轴的光,过光心的光线,传播方向不改变。

【答案】如图8甲、乙所示

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方法点拨:做此类题型的方法是:抓住透镜对三条特殊光线的作用:(1)凸透镜对三条特殊光线作用具体作法:①平行主光轴的光线经凸透镜折射后会聚在凸透镜的焦点上;②过光心的光线经过凸透镜传播方向不变;③从焦点发出的光线经过凸透镜折射后变成平行主光轴的光线;(2)凹透镜对三条特殊光线作用具体作法:①平行主光轴的光线经凹透镜折射后,变发散光,发散光的反向延长线会聚在凹透镜的焦点上;②过光心的光线经过凹透镜传播方向不变;③延长线过焦点的光线经过凹透镜折射后变成平行主光轴的光线。

五、光学黑匣子作图

光学黑匣子作图,就是根据入射光线和出射光线的特点,确定黑匣子中填上一个适当的透镜,主要有三类型:一是平面镜对光线的作用,二是凸透镜对光线的会聚作用;三是凹透镜对光线的发散作用。

【例5】要使光线发声如图9所示的偏折,在方框内适当的画出合适的光学元件(保留作图痕迹),一种利用光的反射,一种利用光的折射

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【解析】平面镜能改变光的传播方向,属于光的反射,

所以方框中一条为入射光线,另一条为反射光线,即可根据反射光线和入射光线作出平面镜,所以方框内可以画上一个平面镜;另外透镜对光线具有偏折作用,即一条为入射光线,另一条为折射光线,所以在另一个方框内可以画个凸透镜或凹透镜。

【答案】如图10甲、乙、丙所示(其他答案合理即可)。

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方法点拨:解答光学黑匣子类型题的方法要从两个角度去思考,一是光的反射;二是透镜对光线的作用(光的折射);若是属于光的反射,则黑匣子中可能是平面镜、凸面镜或凹面镜;若是属于光的折射,则要考虑透镜对光线的作用,这就要看入射光线和出射光线的特点,如果一边平行一边会聚,则黑匣子中是凸透镜;如果是一边平行,一边发散,则黑匣子是凹透镜。

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