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細(xì)說光學(xué)作圖題的解題思路

2022-03-25 16:05劉鵬
關(guān)鍵詞:平面鏡夾角作圖

劉鵬

光學(xué)作圖題是中考的常見題型,此類題能幫助同學(xué)們更加深刻地理解光的反射和折射現(xiàn)象。其常見解題思路為:利用光的反射定律中“反射角等于入射角”,光的折射規(guī)律中“光從空氣斜射入水中或其他介質(zhì)中時(shí),折射角小于入射 角”來作圖。下面舉例介紹。

例1 有一光線與水平面成60°角入射,經(jīng)一平面鏡反射后,反射光線沿水平方向射出,此平面鏡與水平面的夾角(銳角)可能為_________ 。

解析:先分兩種情況分析:反射光線水平向左射出(如圖1甲)和反射光線水平向右射出(如圖1乙)。由于入射光線與水平面成60°角,故反射光線與入射光線的夾角分別為60°(圖1甲)和120°(圖1乙)。利用光的反射定律中“反射角等于入射角”,分別畫出法線(即角平分線),從而確定鏡面的位置。

在圖1甲中,反射光線與入射光線的夾角為60°,入射角和反射角都為30°,可得平面鏡與水平方向成60°的夾角;在圖1乙中,反射光線與入射光線的夾角為120°,入射角和反射角都為60°,可得平面鏡與水平方向成30°的夾角。

答案:30°或60°。

點(diǎn)評:本題考查光的反射定律的應(yīng)用。解題中注意應(yīng)分兩種情況進(jìn)行討論。

例2 (2021·遼寧·丹東)如圖2,請畫出發(fā)光點(diǎn)S經(jīng)平面鏡MN反射后過P點(diǎn)的光路圖,并畫出過P點(diǎn)的反射光線在水面發(fā)生折射時(shí),折射光線的大致方向。

解析:根據(jù)平面鏡成像的特點(diǎn)知,反射光線好像是“來自于像的光”沿著直線射入人眼的,由平面鏡成像特點(diǎn),物與像關(guān)于鏡面對稱,作出像點(diǎn)S′后,連接S′P,S'P與鏡面的交點(diǎn)O為入射點(diǎn),再連接SO即為入射光線,OP為反射光線,完成光路。反射光線OP射到水面,過入射點(diǎn)垂直于水面畫出法線,根據(jù)光的折射規(guī)律,光由空氣斜射入水中時(shí),折射角小于入射角(空氣中光線與法線夾角大),在法線左側(cè)的水中畫出折射光線。

答案:如圖3所示。

點(diǎn)評:解題關(guān)鍵是根據(jù)平面鏡成像特點(diǎn)畫反射光線和根據(jù)折射規(guī)律作圖。

例3 (2021·遼寧·阜新)圖4甲是漁民叉魚的場景,請?jiān)趫D4乙中完成漁民看到魚在水中的像的光路圖,同時(shí)標(biāo)出入射角i。其中點(diǎn)B代表漁民看到的魚,點(diǎn)A代表魚的實(shí)際位置。

解析:人之所以能看到水中的魚,是由于“來自于水中魚”身上的光線從水中斜射入空氣中進(jìn)入了人的眼睛,當(dāng)光從水、玻璃等透明介質(zhì)斜射入空氣中時(shí),發(fā)生了折射,但是人逆著折射光線看去感覺好像是“來自于水中魚的像”的光沿直線射入人眼的,連接眼睛與B,確定折射光線,交水面于O點(diǎn)即為入射點(diǎn),再連接AO即為入射光線。過入射點(diǎn)O畫出法線,其與入射光線的夾角就是入射角i。

答案:如圖5所示:

點(diǎn)評:在折射現(xiàn)象中光路是可逆的,眼睛逆著折射光線看像時(shí),感覺就好像是來自像的光沿直線射入人眼。

(作者單位:遼寧省大連市第七十六中學(xué))

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