光学作用复习

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当引入了光线的概念后，我们就以光线为基础，学习了光在不同介质中传播时所对应的自然现象、遵循的规律及其应用.同学们所学的光学知识是“几何光学”的一部分.光的传播和成像规律不仅可以用文字表述，还可以通过作图的方法更加简明地表述出来，下面我们从五个方面来复习光学作图.

光的直线传播

光只有在均匀透明的介质中才沿直线传播.当光通过不均匀的透明介质时其传播路径不再是直线.如图l所示.当光遇到了不透明的介质时无法“通过”，所以就有了小孔成像、影子和视野范围等现象（或问题）.

倒1 当月亮运动到太阳和地球之间.且三者在一条直线上时，月亮就会遮挡住部分射向地球的太阳光.如图2所示，当地球处于月亮右侧斜线表示的阴影部分时.在地球上就能观察到日食现象，请画出能观察到日全食的区域.并用反方向斜线表示出来.

解析：从太阳上、下两端向月亮上、下两端再作两条光线.并在两条光线之间的区域画上反方向斜线，标为A区，剩余斜线区域标为B区，如图3所示，由图可以看出：在A区域没有任何太阳光照射到.所以地球上处于A区域的人会看到日全食;而在B区域，太阳光只被遮挡一部分.地球上在B区域的人看到的是日偏食.

答案：如图3所示.

光的反射

当光传播到两种介质的分界面时.会发生反射并遵守光的反射定律.根据光的反射定律作图，要遵守“三线共面，法线居中，两角相等”的规律，

例2 （2019.青岛）自行车尾灯的反光原理如图4所示.请完成反射光路，并标出第二次反射的反射角度数，

解析：首先过入射点0作垂直于反射面的法线（画虚线）.由题意知入射角为600.根据光的反射定律在法线的另一侧作反射角为60°的反射光线，并交另一反射面于0’点.再过0’点作垂直于反射面的法线（画虚线），此时的入射角为30°.过D’点在法线的另一侧作反射角为30°的反射光线.如图5所示.

答案：如图5所示.

平面镜成像

平面镜成像是光的反射应用中的一个典型例子，从几何的角度来看，平面镜成像的特点就是：像与物关于平面镜是轴对称的，

利用平面镜成像特点作图的关键是正确画出光源（物体）的对称点（即像点），同时还要注意两点：（1）平面镜所成的像是光线的反向延长线相聚而成的，是虚像，所以在作图时，虚像、光线的反向延长线、物与像的连线都要画成虚线.（2）物与像的连线与反射面相交处要画垂直符号，

光的折射

当光从一种介质斜射入另一种介质时.会发生光的折射.在光的折射现象中有“三线共面”的特点，折射角和入射角的大小通常不相等，若一种介质为空气，则通常是在空气中的角大一些.

倒3如图6所示.一个玻璃三棱镜的横截面为等腰直角三角形ABC. -束红光平行于BC边从S点射人三棱镜，经AB面折射后，又在BC面发生反射，然后恰好从P点折射后射出，请画出这个传播过程的光路图.

解析：过S点作BC的垂线（画虚线），并找出S点关于BC的对称点.S’，连接S"P（画虚线）交BC于D点（反射点）.连接SO，即为第一次的折射光线（画实线并标箭头方向），连接OP，即为反射光线（也是P点的入射光线，画实线并标箭头方向）.过PA作AC的垂线（画虚线），即法线，根据光的折射规律画过P点的折射光线，此時折射角大于入射角，如图7所示.注意：过P点折射后的折射光线平行于BC（你可以根据光的折射规律.通过几何的方法证明一下）.

答案：如图7所示，

透镜成像

凸透镜对光有会聚作用.凹透镜对光有发散作用，关于透镜的作图大致有以下几种：根据透镜对光的作用填（画）透镜类型、根据透镜对光的作用（或透镜成像特点）画折（人）射光线、与光的反射结合作图等.

例4请画出图8中a、b两条光线经过透镜后的光路图.

解析：由凸透镜的三条特殊光线（过光心的光线经凸透镜后折射光线不改变方向，过焦点的光线经凸透镜后折射光线平行于主光轴，平行于主光轴的光线经凸透镜后折射光线过焦点）可知，光线b经凸透镜后的折射光线平行于主光轴，光线a经过了凸透镜左侧主光轴上的2倍焦距处，根据凸透镜成像特点（在2倍焦距处的物体经凸透镜后成倒立、等大的实像，且像距等于物距），可推断出光线a经过凸透镜后的折射光线经过右侧主光轴上的2倍焦距处.如图9所示，

答案：如图9所示.

作图题是中考的必考题型，而光学作图题又是中考的重点，在近十年的河南中考作图题中有7次是光学作图.通常光学作图容易出现以下错误：（1）光源（或光的传播方向）不明确，标错光线箭头方向.（2）忘记标注光的传播方向和垂足.（3）法线、光线的反向延长线、虚像、作图辅助线等没有画成虚线.

【本文系2016年度河南省基础教育教学研究项目重点课题“初中物理实验设计创新教学的实践研究”（JCJYB16062507）推广性成果之一】

责任编辑 蔡年杰

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