细说光学作图题的解题思路

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）