光学作图题归类透视

1 光的反射

作图要点：

(1)物、像关于平面镜对称；

(2)平面镜是物点和像点连线的垂直平分线；

(3)反射角等于入射角，法线是反射光线和入射光线夹角的角平分线，且法线与镜面垂直，平面镜成像时，所有反射光线的反向延长线一定经过镜后的像。

1.1 确定平面镜和反射光线的位置

例1 如图1所示，S′为点光源S在平面镜MN中的像，SA为光源S发出的一条光线，请画出平面镜MN，并完成光线SA的光路。

分析 本题关键是根据平面镜成像的对称性，即像与物体的连线与平面镜垂直，像与物体到镜面的距离相等，连接SS′并作其中垂线就是平面镜的位置(如图2所示)，其它问题迎刃而解。

作图方法：

(1)连接发光点s和像点s′；

(2)作SS′的垂直平分线，即为平面镜的位置；

(3)连接S′A(A为入射光线与镜面的交点即为入射点)，向前延伸作光线，则这条光线为入射光线SA的反射光线(如图2所示)。

1.2 确定像、物的位置

例2 如图3所示，平面镜上方有一竖直挡板P，AB和CD是挡板左侧点光源S发出的经平面镜反射后的两条光线，在AB和CD之间的区域内可以看到这一发光点S在平面镜中的像S′，试在图中找出挡板左侧这个发光点的位置。

解析 反向延长AB和CD相交于S′，则S′就是这个发光点S的虚像。过S′点向平面镜作垂线，垂足于O并延长至S，使OS等于S′O，由平面镜成像的特点可知，S点就是所求发光点的位置(如图4)。

2 光的折射规律

作图要点：

(1)凸透镜对光线有会聚作用；凹透镜对光线有发散作用。

(2)光从空气斜射入其它介质，折射角小于入射角；反之，则折射角大于入射角。

(3)三条特殊光线：光线通过凸透镜时有三条特殊光线，第一条是从平行凸透镜主轴射过来，则出射光线经过凸透镜的另一侧的焦点；第二条是经过凸透镜焦点的光线射向凸透镜后，出射光线将平行于主轴；第三条是经过光心的光线射向凸透镜后仍沿原方向传播。

2.1 根据折射规律作图

例3 如图5所示是上、下表面平行的玻璃砖，一束光从空气斜射到玻璃砖的上表面，这束光从玻璃砖的下表面透射后的光路图是怎样的?

解析 光在上表面是从空气斜射入玻璃，根据光的折射规律可知这时折射角Υ小于入射角i；同理，在下表面时，光是从玻璃斜射入空气，由于上、下表面平行，因此，入射角等于Υ，根据光路可逆原理，这时折射角应等于i，所以透射光平行于入射光，并向左侧移动了一段距离。光路图如图6所示。

2.2 根据特殊光线作图

例4 图7中S为点光源，S′为点光源的像，图中所画直线为凸透镜主轴，作出凸透镜及凸透镜的焦点。

分析 先由第三条特殊光线定光心，再根据凸透镜主轴概念、光心位置画凸透镜；然后运用第一条特殊光线，过S点作主轴平行线交凸透镜于A点，连接S′A，交主轴于点F1，点F1即为凸透镜的一个焦点；过S′作主轴平行线交凸透镜主轴于B点，连SB交主轴于点F2，点F2为凸透镜的另一焦点(如图8所示)。

3 作图注意事项：

(1)要借助工具作图，作图一定要规范

(2)是实际光线画实线，不是实际光线画虚线。

(3)光线要带箭头，光线与光线之间要连接好，不要断开。

(4)作光的反射或折射光路图时，应先在入射点作出法线(虚线)，然后根据反射角与入射角或折射角与入射角的关系作出光线。

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