聚焦光的直线传播、反射与折射

马磊

几何光学计算题的本质是光的直线传播、反射、折射与几何图形的综合。求解此类问题需要先确定光在传播过程中可能發生的反射、折射、全反射等物理现象，准确作出光路图，找准入射角、折射角、临界角等，再充分考虑三角形、圆等几何图形中的边角关系、三角函数关系等几何关系，最后列式求解。下面归类剖析，供同学们参考。

一、光的直线传播

光的直线传播是指光在均匀介质中沿直线传播，它是几何光学的重要基础。人眼确定物体或像的位置、我们的祖先制造的圭表和日晷、我国发明的皮影戏等都是利用了光的直线传播的性质。

例1 如图1 所示，PO 为一堵高墙，MN 为高h=0.8 m 的矮墙，S 为一点光源。两道墙间的距离l1 =1 m，光源S 到矮墙MN 的距离l2=3 m。将光源S 从地面以初速度v0=10 m/s竖直向上抛出，取重力加速度g=10 m/s2，求在光源S 落回地面之前，矮墙MN 在高墙PO 上的影子消失的时间。

分析：本题是光的直线传播与竖直上抛运动的综合。当光源S 上升到一定高度时，矮墙MN 在高墙PO 上的影子就会消失，寻找影子刚好消失的临界状态是求解本题的关键。

解：如图2所示，连接SM 并延长，交高墙PO 于M'点。