初中物理光学作图典例讲解

王双

初中物理光学作图部分是光学知识的一个重点，也是一个难点。学生学好了光学作图，对光学知识的掌握就会更透彻、更牢靠。而且通过作图训练，不仅能培养学生基本的作图技能，还能培养学生的思维能力、设计能力和创新意识。如何正确地做好光学作图呢？下面我通过典型的例题，介绍一下初中物理基本的光学作图类型。

一、光的直线传播作图

涉及知识：光在同种均匀介质中沿直线传播。

例1.作出发光体AB在小孔后所成的像。

解析：选取发光体AB上的A、B两个特殊点，分别作出从A点、B点发出的一条过了小孔的光线，则在小孔另一侧光屏上可得到A、B两点的像A'、B'，因小孔成像为实像，则用实线连接A'、B'，则A'B'就是AB的像。如图1：

例2.作出蹲在井底A点的青蛙能看到的天空范围。

解析：因为光沿直线传播，天空中能射入井中A点的光，是以A点和两侧井口边缘所连直线间的范围。如图2：

二、光的反射作图

1.利用光的反射定律作图

涉及知识：光反射时，反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线的两侧，反射角等于入射角。

例1.已知入射光线AO，作出反射光线。

解析：以光的反射定律为依据，首先过入射点作出镜面的垂线即法线（要求作成虚线），这样就可找到入射角，然后以法线为一条边，作一个跟入射角相等的角，则就找到了反射光线。如图3：

（已知反射光线作入射光线的方法跟上面相同）

例2.已知反射光线和入射光线，确定平面镜的位置。

解析：因为反射角等于入射角，则法线为反射光线和入射光线夹角的角平分线。可先作出角平分线，也就作出了法线，因为法线与镜面相互垂直，则过O点作出法线的垂线就是平面镜了。如图4：

2.利用平面镜成像作图

涉及知识：利用平面镜所成的虚像与物体相对于镜面是对称图像来作图。

例1.作出三角形ABC在平面镜中所成的像。

解析：只需分别作出A、B、C三点在镜中的对称点A'、B'、C'，因平面镜成像为虚像，所以用虚线分别将A'、B'、C'三点连接起来，则形成的三角形A'B'C'就是要找的像。如图5：

例2.作出发光点S发出的一条经平面镜反射后过A点的光线。

解析：先作出S点在平面镜中的像点（对称点）S'，然后用虚线连接S'和A点，S'A跟镜面的交点就是反射点O，最后用实线把SO和OA用实线连接起来，打上箭头表示出光的传播方向即可。如图6：

三、光的折射作图

涉及知识：光的折射定律，初中主要考查光在空气和其他透明物质（如水和玻璃）之间发生折射的大致情况。

例1.作出光线AO射入玻璃中的大致光路图。

解析：这里主要考查学生掌握折射光线和入射光线分居法线两侧，光从空气射入其他透明物质时折射角会小于入射角的知识。先过O点作出界面的垂线即法线，然后作一个小于入射角的折射角即可。如图7：

例2.作出光线SO从水中射入空气中的大致光路图。

解析：还是先作出法线，因为光从其他透明物质射入空气中时折射角大于入射角，然后作一个大于入射角的折射角即可。如图8：

四、透镜作图

涉及知识主要是凸透镜和凹透镜对光线的折射规律。

1.凸透镜作图：掌握三条特殊光线：①平行于主光轴的光线，经凸透镜折射后将过另一侧焦点；②过焦点或从焦点发出的光线经凸透镜折射后将平行于主光轴射出；③过了光心的光线传播方向不变。

例1.分别作出对应三条光线的入射光线或折射光线的光路图。

解析：以上面的三条特殊光线的作法为依据，分别确定每条光线归属于哪一类，就能正确作出光路图了。如图9：

2.凹透镜作图：也掌握三条特殊光线：①平行于主光轴的光线，经凹透镜折射后将发散，发散的折射光线的反向延长线过虚点；②延长线过虚焦点的入射光线，经凹透镜折射后将平行于主光轴射出；③过了光心的光线传播方向不变。

例2.分别作出对应三条光线的入射光线或折射光线的光路图。

解析：以上面的三条特殊光线的作法为依据，分别确定每条光线归属于哪一类，就能正确作出光路图了。如图10：

以上是初中光学中涉及的主要作图种类和作图方法。要注意的是光路图中的实像和实际光线，必须作成实线，法线、辅助线、光的反向延长线、虚像必须作成虚线，线条有实有虚，注意区分清楚。只要掌握好基本的作图要点和方法，不管题目怎么变，万变不离其宗，根据作图要点必然能作出正确的光路图。

编辑 张珍珍