光现象作图考点透视与突破

吴玉刚

光现象作图能有效考查同学们灵活应用光现象概念和规律建构物理模型的科学思维能力，为提升同学们的作图技能，下面通过考点归类剖析，提炼解题技法，以期达到举一反三、触类旁通之功效。

一、光的反射定律作图

1.命题角度：常考查的光的反射定律作图题有两类：（1）已知入射（或反射）光线画出反射（或入射）光线；（2）已知入射光线和反射光线画平面镜。

2.作图要点：（1）反射角、入射角都是相应光线与法线的夹角，且反射角等于入射角；（2）法线是入射光线和反射光线夹角的角平分线，且法线与镜面垂直。

3.注意事项：（1）线的虚实要分明：实际光线画实线，法线、光线的反向延长线画虚线；（2）实际光线要标清箭头指向；（3）角的大小要厘清：莫把入射光线与镜面的夹角视作入射角；（4）法线与镜面要标注垂直符号；（5）画平面镜时，务必用斜线标注背面涂层。

例1 （原创）如图1所示，小聪同学利用平面镜将一束与竖直方向成30°的太阳光经镜面反射后，水平射出照亮洞中P点，请画出平面镜的位置，并标出反射角的度数。

分析：已知反射光线、入射光线的位置，反射光线和入射光线夹角的角平分线就是法线的位置。根据图中标出的入射光线和水平面的夹角，易求出入射光线和反射光线的夹角。由光的反射定律知：反射角和入射角等大，由此求得反射角的度数。在标反射角的度数时要注意：反射角是反射光线和法线的夹角。

解析：连接OP，标清箭头指向即为反射光线，根据反射角等于入射角，作反射光线和入射光线夹角的角平分线就是法线的位置，然后垂直于法线作出平面镜。由图知，反射光线和入射光线的夹角为：90° + 30° = 120°，则反射角 = 入射角 = 60°。如图2所示。

作图技法：反射光线和入射光线夹角的角平分线就是法线的位置，法线的垂线即为平面镜的位置。

二、平面镜成像特点作图

1.命题角度：常考查的平面镜成像特点作图题有三类：（1）已知物体画出平面镜所成的虚像；（2）已知物、像位置关系画平面镜；（3）结合光的反射定律和虛像成因画反射光路图。

2.作图要点：（1）物、像关于平面镜对称；（2）平面镜是物点和像点所连线段的垂直平分线；（3）平面镜成的是虚像，虚像是所有反射光线反向延长线的交点；（4）人眼看虚像原理：人眼逆着进入人眼的反射光线观察，感觉所有的反射光线都来自于反射光线的反向延长线的交点，该点实际上并不存在，而是美丽的错觉——虚像。

3.注意事项：（1）线的虚实要分明，即物体画实线，虚像画虚线；（2）反射光线的反向延长线及作图痕迹的辅助线都画成虚线；（3）像、物连线与镜面垂直，且要标注垂直符号；（4）画平面镜时，务必用斜线标注背面涂层。

例2 （2022·湖南·娄底）如图3甲中，牙医借助平面镜观察牙齿的背面，请在图3乙中画出能反映此过程的光路图。

分析：光在平面镜发生镜面反射，根据牙齿和在平面镜中形成的像关于平面镜对称，可确定像的位置，连接像与人眼可确定入射点，同时得反射光线，进一步得出入射光线，即可完成光路。

解析：先作出牙齿A关于平面镜的对称点A′，即像的位置。连接像A′和人眼B与平面镜交于O点，即为入射点。连接AO为入射光线，OB为反射光线，如图3丙所示。

作图技法：明确平面镜成虚像的原理，明确进入眼睛的光线是反射光线。根据平面镜成像特点可确定像点位置，连接像点和人眼的连线与镜面的交点即为入射点，连接入射点和物体即为入射光线。

三、光的折射规律作图

1.命题角度：常考查的光的折射规律作图题有两类：（1）已知入射（或折射）光线画折射（或入射）光线；（2）结合折射成虚像原理和人眼看虚像原理画折射光路图。

2.作图要点：（1）光从空气斜射入其他透明介质，折射角小于入射角，反之，折射角大于入射角；（2）垂直入射，传播方向不变，此时折射角等于入射角，都等于0°；（3）折射所成的虚像是所有折射光线反向延长线的交点；（4）人眼看虚像原理：人眼逆着进入人眼的折射光线观察，感觉所有的折射光线都来自于折射光线的反向延长线的交点，该点实际上并不存在，而是美丽的错觉——虚像。

3.注意事项：（1）线的虚实要分明，即实际光线画实线，法线、光线的反向延长线画虚线；（2）实际光线要标清箭头指向；（3）角的大小要厘清，即无论光是由空气斜射入其他透明介质，还是光由其他透明介质斜射入空气中，空气中的角总是大角。

例3 （2022·湖北·十堰）在“预防溺水”主题班会上，主持人小明用光路图来解释“水池变浅”的道理：池底A点射出的光线经过水面折射进入B点的人眼，C点是人眼看到的池底A点像的位置。请你在图4中画出入射光线、折射光线，并标出折射角r。

分析：池底A点射出的光线由水射入空气，在水面发生折射，此时折射角大于入射角。因此，折射光线将远离法线进入人眼，根据光的直线传播原理，人眼会认为折射光线来自于所有折射光线的反向延长线的交点C，实际上交点C并不存在，因此它是A点的虚像，且虚像位于实际位置的上方。

解析：C点是人眼看到的池底A点的像的位置，连接CB，与水面的交点O为入射点，连接AO为入射光线，OB为折射光线，过O点作分界面的垂线即为法线，则OB与法线的夹角r为折射角，如图5所示。

作图技法：明确光的折射成虚像的原理，明确进入人眼的光线是折射光线。根据光的折射原理可确定像点位置，连接像点和眼睛的连线与两种介质的分界面的交点即为入射点，连接入射点和物体即为入射光线。

（作者单位：山东省枣庄市第三十九中学）