细说光学作图题的解题思路
2022-03-25刘鹏
刘鹏
光学作图题是中考的常见题型,此类题能帮助同学们更加深刻地理解光的反射和折射现象。其常见解题思路为:利用光的反射定律中“反射角等于入射角”,光的折射规律中“光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射角小于入射 角”来作图。下面举例介绍。
例1 有一光线与水平面成60°角入射,经一平面镜反射后,反射光线沿水平方向射出,此平面镜与水平面的夹角(锐角)可能为_________ 。
解析:先分两种情况分析:反射光线水平向左射出(如图1甲)和反射光线水平向右射出(如图1乙)。由于入射光线与水平面成60°角,故反射光线与入射光线的夹角分别为60°(图1甲)和120°(图1乙)。利用光的反射定律中“反射角等于入射角”,分别画出法线(即角平分线),从而确定镜面的位置。
在图1甲中,反射光线与入射光线的夹角为60°,入射角和反射角都为30°,可得平面镜与水平方向成60°的夹角;在图1乙中,反射光线与入射光线的夹角为120°,入射角和反射角都为60°,可得平面镜与水平方向成30°的夹角。
答案:30°或60°。
点评:本题考查光的反射定律的應用。解题中注意应分两种情况进行讨论。
例2 (2021·辽宁·丹东)如图2,请画出发光点S经平面镜MN反射后过P点的光路图,并画出过P点的反射光线在水面发生折射时,折射光线的大致方向。
解析:根据平面镜成像的特点知,反射光线好像是“来自于像的光”沿着直线射入人眼的,由平面镜成像特点,物与像关于镜面对称,作出像点S′后,连接S′P,S'P与镜面的交点O为入射点,再连接SO即为入射光线,OP为反射光线,完成光路。反射光线OP射到水面,过入射点垂直于水面画出法线,根据光的折射规律,光由空气斜射入水中时,折射角小于入射角(空气中光线与法线夹角大),在法线左侧的水中画出折射光线。
答案:如图3所示。
点评:解题关键是根据平面镜成像特点画反射光线和根据折射规律作图。
例3 (2021·辽宁·阜新)图4甲是渔民叉鱼的场景,请在图4乙中完成渔民看到鱼在水中的像的光路图,同时标出入射角i。其中点B代表渔民看到的鱼,点A代表鱼的实际位置。
解析:人之所以能看到水中的鱼,是由于“来自于水中鱼”身上的光线从水中斜射入空气中进入了人的眼睛,当光从水、玻璃等透明介质斜射入空气中时,发生了折射,但是人逆着折射光线看去感觉好像是“来自于水中鱼的像”的光沿直线射入人眼的,连接眼睛与B,确定折射光线,交水面于O点即为入射点,再连接AO即为入射光线。过入射点O画出法线,其与入射光线的夹角就是入射角i。
答案:如图5所示:
点评:在折射现象中光路是可逆的,眼睛逆着折射光线看像时,感觉就好像是来自像的光沿直线射入人眼。
(作者单位:辽宁省大连市第七十六中学)