光學(xué)作圖及典型題

一、成像知識(shí)回顧

1．成像的主要原因

a．光的直線(xiàn)傳播，如小孔成像；

b．光的反射，如平面鏡成像；

c．光的折射，如水中的折射成像、透鏡成像等。

2．成像的性質(zhì)

像的性質(zhì)主要有：虛與實(shí)、倒與正、放大與縮小或等大。

實(shí)像是由物體發(fā)出的光經(jīng)過(guò)光學(xué)器件會(huì)聚形成的，不僅能用眼睛看見(jiàn)，還能用光屏接收并保存下來(lái)；虛像是物體發(fā)出的光經(jīng)反射或折射后反向延長(zhǎng)相交而成的，不能用光屏接收�！暗古c正”、“放大、縮小或等大”都是物體所成的像相對(duì)物體而言的。

3．像的動(dòng)態(tài)變化

當(dāng)物體相對(duì)光學(xué)器件運(yùn)動(dòng)時(shí)，所成的像的大小、像離光學(xué)器件的距離都有相應(yīng)的改變，初中階級(jí)主要考查平面鏡與凸透鏡成像的動(dòng)態(tài)變化，其中凸透鏡成像的規(guī)律可以整理成口訣：一倍焦距分虛實(shí)，二倍焦距分大小；物像同側(cè)虛像正，物像異側(cè)實(shí)像倒；物近像遠(yuǎn)像變大，物遠(yuǎn)則像近像小，像距物距唱反調(diào)。即：物體離凸透鏡的距離大于一倍焦距時(shí)成實(shí)像，小于一倍焦距時(shí)成虛像；虛像相對(duì)于物體是正立的，且和物體在透鏡的同側(cè)；實(shí)像相對(duì)于物體是倒立的，且和物體在透鏡的異側(cè)；物體向焦點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，所成的像變大，物距變大像距變小，物距變小像距變大。

二、作圖要點(diǎn)

1．光的反射作圖要點(diǎn)：

a．物、像關(guān)于平面鏡對(duì)稱(chēng)；

b．平面鏡是物點(diǎn)和像點(diǎn)連線(xiàn)的垂直平分線(xiàn)；

c．反射角等于入射角，法線(xiàn)是反射光線(xiàn)和入射光線(xiàn)夾角的角平分線(xiàn)，且法線(xiàn)與鏡面垂直，平面鏡成像時(shí)，所有反射光線(xiàn)的反向延長(zhǎng)線(xiàn)一定經(jīng)過(guò)鏡后的像。

2．光的折射作圖要點(diǎn)：

a．凸透鏡對(duì)光起會(huì)聚作用，有三條特殊光線(xiàn)。凹透鏡對(duì)光起發(fā)散作用，有三條特殊光線(xiàn)。

b．當(dāng)光從空氣斜射入玻璃或水等其它介質(zhì)時(shí)，折射角小于入射角；反之則折射角大于入射角。

3．作圖注意事項(xiàng)：

（1）要借助工具作圖，作圖一定要規(guī)范。

（2）是實(shí)際光線(xiàn)畫(huà)實(shí)線(xiàn)，不是實(shí)際光線(xiàn)畫(huà)虛線(xiàn)。

（3）光線(xiàn)要帶箭頭，光線(xiàn)與光線(xiàn)之間要連接好，不要斷開(kāi)。

（4）作光的反射或折射光路圖時(shí)，應(yīng)先在入射點(diǎn)作出法線(xiàn)（虛線(xiàn)），然后根據(jù)反射角與入射角或折射角與入射角的關(guān)系作出光線(xiàn)。

三、熱點(diǎn)問(wèn)題分類(lèi)精析

1．平面鏡成像問(wèn)題

例1 如圖1所示，S’為點(diǎn)光源S在平面鏡MN中的像，SA為光源S發(fā)出的一條光線(xiàn)，請(qǐng)畫(huà)出平面鏡MN，并完成光線(xiàn)SA的光路。

圖 1

精析：本題關(guān)鍵是根據(jù)平面鏡成像的對(duì)稱(chēng)性，即像與物體的連線(xiàn)與平面鏡垂直，像與物體到鏡面的距離相等，連接SS’并作其中垂線(xiàn)就是平面鏡的位置（如圖2所示），其它問(wèn)題迎刃而解。答案如圖2所示。

圖 2

2．凸透鏡成像問(wèn)題

例2 放映幻燈片時(shí)，在屏幕上得到的是幻燈片上景物的（�。�

A．正立、放大的虛像；

B．正立、放大的實(shí)像；

C．倒立、放大的虛像；

D．倒立、放大的實(shí)像。

精析：“正立”與“倒立”是相對(duì)的，是相對(duì)一定參照物而言的。放映幻燈片時(shí)，大家在屏幕看到的確實(shí)是“正立”的像，這里說(shuō)的“正立”是以日常生活中處于常態(tài)的景物為參照物而言的，而光學(xué)中說(shuō)的“倒立”與“正立”是以物為參照物而言的。像與物同向?yàn)椤罢�立”；像與物反向?yàn)椤暗沽ⅰ�。放映幻燈片時(shí)，幻燈片是倒（以常規(guī)景物為參照物）插在幻燈機(jī)的光源與鏡頭之間的，屏幕上的像相對(duì)于幻燈片上的圖而言是“倒立”的。實(shí)像是由實(shí)際光線(xiàn)組成，否則為虛像�；脽魴C(jī)屏幕確有光線(xiàn)會(huì)聚，故是實(shí)像。正確答案為應(yīng)為D。

3．[!--empirenews.page--]動(dòng)態(tài)的成像問(wèn)題

例3 一平面鏡與水平桌面成45°角，一小球以1m/s的速度沿桌面向平面鏡勻速滾去（如圖3所示），則小球在平面鏡里的像（�。�

圖 3

A．以1m/s的速度做豎直向上運(yùn)動(dòng)；

B．以1m/s的速度做豎直向下運(yùn)動(dòng)；

C．以2m/s的速度做豎直向上運(yùn)動(dòng)；

D．以2m/s的速度做豎直向下運(yùn)動(dòng)。

精析：解題關(guān)鍵是判斷小球在平面鏡中的像是怎樣運(yùn)動(dòng)的。如圖4所示，設(shè)小球從桌面A滾動(dòng)到B，根據(jù)平面鏡成像特點(diǎn)，分別作出小球在平面鏡中的像A’和B’，可以知道A’和B’位于豎直方向，且有A’B’＝AB。所以小球在鏡中的像以1m/s的速度做豎直向下的運(yùn)動(dòng)，選B。

圖4

四、典型題訓(xùn)練

1．作出下列各圖的入射光線(xiàn)（或反射光線(xiàn)、鏡面、折射光線(xiàn)）并標(biāo)出入射角、反射角或折射角。

2．根據(jù)平面鏡成像特點(diǎn)畫(huà)出鏡中的像（或鏡前的物體）。

3．利用光的反射定律作出點(diǎn)。

4．有一束光通過(guò)A點(diǎn)射到鏡面，反射后過(guò)光源S的成像光路圖B點(diǎn)，請(qǐng)畫(huà)出入射光線(xiàn)和反射光線(xiàn)。

5．完成下列各透鏡的光路。

6．在下圖方框中填入適當(dāng)?shù)耐哥R，并完成光路。

7．下面兩圖都是時(shí)鐘在平面鏡中成的像，它們的實(shí)際時(shí)間是甲：________；乙：________。 

　　甲 　　　　　　　　　　乙

8．如圖是束光在空氣與某種透明物質(zhì)界面上發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，圖中________為分界面；界面的________邊是空氣；∠________為入射角；∠________為反射角；∠________為折射角。

9．一物體沿凸透鏡的主光軸移動(dòng)，當(dāng)物距為30厘米時(shí)，在凸透鏡另一側(cè)的光屏上得到一個(gè)放大的實(shí)像，當(dāng)物體移至物距為15厘米時(shí)，它的像一定是（�。�

A．放大實(shí)像

B．縮小的實(shí)像

C．放大的虛像

D．縮小的虛像

10．某同學(xué)做“研究凸透鏡成像規(guī)律”實(shí)驗(yàn)時(shí)，所給的有下面不同焦距的四塊凸透鏡，實(shí)驗(yàn)中，光屏移到離凸透鏡16厘米處，得到燭焰倒立、放大的像，這塊凸透鏡的焦距可能是（　）

A．f＝4厘米

B．f＝8厘米

C．f＝12厘米

D．f＝16厘米