“黑箱方法”与光学中的“黑箱”问题

“黑箱”是指内部结构不明的系统(指组成的一个整体)，“黑箱方法”是“系统科学”中一种研究系统输入，输出信息功能的方法，这种方法早在电气工程中多有应用，中医治疗可看成是黑箱方法在现实生活中应用的一实例，医生把病人作为“黑箱”整体来看，根据望(颜色形态等)、闻(声音、气味)、问(病情)、切(脉搏)，得到病人输出的信息，然后综合分析病情，开给施治药方，病人得到药物等的治疗(输入信息)，根据病情发展，再调整药方施治，

在物理课的学习过程中，常把电学“黑箱”问题与光学“黑箱”问题，作为“黑箱方法”的初步应用的练习，这样，既可加深巩同相关知识，又可提高迁移知识扩展思维能力。

现举光学“黑箱”问题来说明，光学“黑箱”问题是指一类给出了光线的传播方向，要求填出光学器件的题目，解答此种习题时，可按下列步骤进行。

第一步，首先要判断所填光学器件是面镜还是透镜，常用光学器件包括：平面镜、凸面镜、凹面镜、凸透镜和凹透镜五种，前三种属于面镜，后两种属于透镜，若题目中光线没有穿过光学器件，则应填面镜：若光线穿过光学器件，则为透镜。

第二步，要弄清各类光学器件的光学性质，常用光学器件的光学性质如下表所示。

第三步，选填合适的光学器件，若判断应填面镜，则根据三种面镜的光学性质结合题中所给条件确定是哪种面镜，若判断应填透镜，则根据凸透镜和凹透镜的光学性质结合题给条件确定是哪种透镜，

例：试在图1所示的方框中填入适当的光学器件：

析：(1)、(2)、(3)光线没有穿过光学器件，则应填面镜，而(4)、(5)中的光线穿过光学器件，则应填透镜．

解：(1)题中，由于两条光线是平行入射的，两条出射光线仍然平行，具有这种反射性质的只有平面镜，所以可延长a入射光线和其反射光线交于一点，延长6入射光线和其反射光线交于另一点，然后再过这两点作一镜面，即为平面镜的正确位置。

(2)题中，由于两条入射光线均没有穿过光学器件，应填面镜，对光线有发散作用的面镜是凸面镜。

(3)题中，由于两条入射光线均没有穿过光学器件，应填面镜，而对光线有会聚作用的面镜是凹面镜。

(4)题中，由于两条入射光线均穿过光学器件，应填透镜，而对光线有会聚作用的是凸透镜。

(5)题中，由于两条入射光线均穿过光学器件，应填透镜，而对光线有发散作用的是凹透镜。

答案如下面图2所示。