滕舉霞 李愛華
歷年中考試題中光現(xiàn)象作圖題是必考類型題之一,光學(xué)作圖題主要考查同學(xué)們對光學(xué)部分的基本概念(如光線、實(shí)像、虛像)、基本規(guī)律(如反射定律、平面鏡成像規(guī)律、折射規(guī)律)的掌握與理解?,F(xiàn)將中考光現(xiàn)象的一些常見題型歸納總結(jié)如下。
一、光的反射
1. 根據(jù)入射光線作出反射光線
例1(2021·江蘇·鹽城)在圖1中畫出入射光線對應(yīng)的反射光線。
解析:確定入射點(diǎn),過入射點(diǎn)作與反射面垂直的虛線,標(biāo)明垂足,即得出法線。根據(jù)入射光線與法線的夾角得出入射角,根據(jù)反射角等于入射角,作出反射光線。答案:如圖2所示。
方法歸納:根據(jù)光的反射定律作圖,關(guān)鍵是作出法線,法線過入射點(diǎn)垂直于反射面,法線也是入射光線和反射光線夾角的平分線。根據(jù)光的傳播路徑正確判斷出光的傳播方向,實(shí)際的光線要用帶箭頭的實(shí)線畫出,法線一般用虛線畫出,垂直關(guān)系要標(biāo)出垂直符號。
2. 根據(jù)入射光線和反射光線畫出平面鏡的位置
例2(2020·山東·棗莊)如圖3所示,利用一塊平面鏡使太陽光水平射入隧道內(nèi),請你通過作圖畫出平面鏡,并在圖中標(biāo)出反射角的度數(shù)。
解析:圖中給出了入射光線和反射光線,根據(jù)反射角等于入射角的關(guān)系,作入射光線和反射光線的角平分線,即為法線;過入射點(diǎn)作法線的垂線即為平面鏡的位置;入射光線與水平面成60°,水平射入隧道內(nèi),180° - 60° = 120°,即入射光線和反射光線夾角為120°,根據(jù)反射角等于入射角,得反射角為60°。答案:如圖4所示。
二、平面鏡成像作圖
1. 根據(jù)平面鏡成像特點(diǎn)作出物體的像
例3(2021·江蘇·揚(yáng)州) 如圖5,作出物體AB在平面鏡中的像。
解析:先作出端點(diǎn)AB(物體上的特殊點(diǎn))關(guān)于平面鏡的對稱點(diǎn)A′、B′,由于平面鏡成的是虛像,所以用虛線連接A′B′,即為物體AB的像。答案:如圖6所示。
方法歸納:平面鏡成像作圖注意事項:(1)借助工具作圖,作圖要規(guī)范;(2)物體用實(shí)線,虛像用虛線;(3)作圖痕跡的輔助線一般用虛線,垂直關(guān)系一般標(biāo)出垂直符號;(4)畫平面鏡時,在鏡子背面打上斜線(在像的一側(cè));(5)作出的像與物必須關(guān)于鏡面對稱。
2. 光經(jīng)平面鏡反射經(jīng)過固定點(diǎn)
例4(2021·山東·菏澤)小明的爸爸駕車通過小區(qū)道路轉(zhuǎn)彎處時,通過轉(zhuǎn)彎處的鏡子M(可看作平面鏡)看到了行人,他及時采取避讓措施保證了行車安全。圖7為轉(zhuǎn)彎時的俯視圖,其中A是車內(nèi)小明爸爸的眼睛,B為行人,請作出小明的爸爸看到行人的光路圖。
解析:根據(jù)平面鏡的像、物關(guān)于鏡面對稱,先作出行人B點(diǎn)關(guān)于平面鏡的對稱點(diǎn)B′(B的像點(diǎn)),連接B′A交平面鏡于點(diǎn)O(根據(jù)反射光線的反向延長線經(jīng)過像點(diǎn),確定入射點(diǎn)O),OA為反射光線,再連接BO為入射光線(連接B與入射點(diǎn)O),標(biāo)注箭頭,完成光路。答案:如圖8所示。
3. 根據(jù)反射光線確定像的位置
例5(2020·江蘇·常州)如圖9所示,AB、CD是點(diǎn)光源S發(fā)出的光經(jīng)平面鏡MN反射后的兩條反射光線,請在圖中作出點(diǎn)光源S。(保留作圖痕跡)
解析: 方法1:先過A點(diǎn)作垂直鏡面的虛線即法線,根據(jù)反射角等于入射角,在法線右側(cè)指向入射點(diǎn)畫出入射光線SA,同理畫出反射光線CD的入射光線SC,兩條入射光線的交點(diǎn)S即為發(fā)光點(diǎn)的位置。(注意:兩條入射光線的交點(diǎn)上面多余的線段要擦除)答案:如圖10所示。
方法2:根據(jù)反射光線的反向延長線經(jīng)過像點(diǎn),先將兩條反射光線AB、CD反向延長,交于一點(diǎn)S′(即像點(diǎn),注意:鏡子的背面沒有光線,反向延長線必須用虛線),再根據(jù)平面鏡成像時,像與物關(guān)于鏡面對稱,作出S′點(diǎn)關(guān)于平面鏡的對稱點(diǎn)S,即為發(fā)光點(diǎn)的位置,并連接SA、SC畫出入射光線。答案:如圖11所示。
三、光的折射
1. 根據(jù)光的折射規(guī)律作圖
例6(2020·遼寧·鞍山) 如圖12,一束光線從空氣垂直射向玻璃磚,穿過玻璃磚后從另一表面射出,請在圖中畫出該光路圖。(不考慮光的反射)
解析:根據(jù)光的折射規(guī)律可知,光垂直射入玻璃時,傳播方向不變,但從玻璃中斜射入空氣中時,折射角大于入射角。答案:如圖13所示。
方法歸納:根據(jù)光的折射規(guī)律作圖注意事項:(1)可利用口訣“空氣中的角度大”來記憶,即入射光線在空氣中時,入射角大于折射角,折射光線在空氣中時,折射角大于入射角;(2)折射光線反向延長線的交點(diǎn)即為像的位置,這是確定入射點(diǎn)的隱含條件;(3)無論是人在水中看岸上的物體,還是人在空氣中觀察水中的物體,折射光線始終是射入人眼中的,畫圖時尤其要注意光線的方向不要標(biāo)錯。
例7(2020·貴州·黔西南)如圖14所示,裝有水的燒杯底部有一枚硬幣A,眼睛在B處看到硬幣在C處。請畫出人眼看到硬幣的光路圖。
解析:當(dāng)折射光線進(jìn)入人眼時,人憑光沿直線傳播的經(jīng)驗,判斷硬幣在折射光線的反向延長線上的C處,人看到的是硬幣的虛像。從題中條件可知,人眼在B處,像在C處,連接BC,與水面交于點(diǎn)O,O為入射點(diǎn)(注意:CO段用虛線,OB段用實(shí)線)。根據(jù)空氣中的角度大,畫出入射光線AO,并標(biāo)上箭頭,OB為進(jìn)入人眼睛的折射光線,并標(biāo)上箭頭。答案:如圖15所示。
(作者單位:江蘇省阜寧縣明達(dá)初級中學(xué))