題型一:?jiǎn)瓮哥R型光路作圖
例1 在圖1中,根據(jù)折射光線畫出對(duì)應(yīng)的入射光線。
解析:過(guò)凸透鏡光心的光線傳播方向不改變。過(guò)焦點(diǎn)的光線經(jīng)凸透鏡折射后將平行于主光軸。答案:如圖2所示。
例2 如圖3所示,根據(jù)透鏡對(duì)光的作用,將圖中三條光線補(bǔ)充完整。
解析:平行于主光軸的光線經(jīng)凹透鏡折射后,折射光線的反向延長(zhǎng)線過(guò)焦點(diǎn)。過(guò)光心的光線傳播方向不改變。經(jīng)凹透鏡折射后平行于主光軸的光線,其入射光線的延長(zhǎng)線過(guò)焦點(diǎn)。答案:如圖4所示。
題型二:透鏡組合型光路作圖
例3 如圖5所示,一束光射向凹透鏡,請(qǐng)畫出該光經(jīng)過(guò)凹透鏡、凸透鏡的折射光路。
解析:延長(zhǎng)線過(guò)另一側(cè)焦點(diǎn)的光線經(jīng)凹透鏡折射后將平行于主光軸,由此畫出經(jīng)過(guò)凹透鏡后的折射光線。平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后將過(guò)焦點(diǎn),由此畫出經(jīng)凸透鏡后的折射光線。答案:如圖6所示。
題型三:填透鏡類型作圖
例4 (原創(chuàng))如圖7所示,凸透鏡與凹透鏡的一個(gè)焦點(diǎn)重合,請(qǐng)根據(jù)通過(guò)每個(gè)透鏡的光路圖,在方框內(nèi)填入合適的透鏡類型。
解析:延長(zhǎng)通過(guò)每個(gè)透鏡的入射光線,比較折射光束相對(duì)于入射光束是變窄還是變寬,變窄是會(huì)聚作用,應(yīng)填入凸透鏡;變寬是發(fā)散作用,應(yīng)填入凹透鏡。答案:如圖8。
題型四:光現(xiàn)象和透鏡融合作圖
例5 如圖9,光線a(圖中未畫出)射到平面鏡上,其反射光線b平行于凸透鏡的主光軸,b經(jīng)凸透鏡折射后,射到屏上的A點(diǎn)。
(1)畫出光線a;
(2)畫出光線b經(jīng)凸透鏡折射后的光路,并標(biāo)出凸透鏡右側(cè)的焦點(diǎn)F;
(3)保持光線a不變,若平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)角度小于90°,則 (選填“順時(shí)針”或“逆時(shí)針”)轉(zhuǎn)動(dòng)平面鏡,可使a的反射光線通過(guò)凸透鏡光心O。
解析:(1)圖中反射光線與鏡面夾角為45°,則反射角為90° - 45° = 45°,因此入射角也是45°,則入射光線與反射光線夾角為90°,故光線a豎直向上射向平面鏡;(2)連接光線b與A點(diǎn)是折射光線,與主光軸的交點(diǎn)是焦點(diǎn);(3)保持光線a不變,若平面鏡轉(zhuǎn)動(dòng)角度小于90°,使a的反射光線通過(guò)凸透鏡光心O,則入射光線與反射光線的夾角變小,說(shuō)明入射角變小,則必須將法線靠近入射光線,即將平面鏡順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度。答案:(1)如圖10所示;(2)如圖10所示;(3)順時(shí)針。
【反饋練習(xí)】如圖11所示,S′是點(diǎn)光源S在平面鏡中所成的像,S發(fā)出的一條光線經(jīng)平面鏡反射后恰好經(jīng)過(guò)凸透鏡左側(cè)焦點(diǎn)F。要求:(1)畫出點(diǎn)光源S;(2)補(bǔ)充入射光線;(3)畫出反射光線經(jīng)過(guò)凸透鏡的折射光線。答案:如圖12所示。
題型五:近視(或遠(yuǎn)視)眼矯正作圖
例6 (原創(chuàng))人眼睛的晶狀體相當(dāng)于凸透鏡,如圖13是近視眼矯正光路圖。請(qǐng)?jiān)谔摼€框內(nèi)畫出適當(dāng)?shù)耐哥R,并將兩條光線的光路補(bǔ)充完整,使光線會(huì)聚在視網(wǎng)膜上的A點(diǎn)。
解析:近視眼的晶狀體較厚,會(huì)聚能力較強(qiáng),看遠(yuǎn)處的物體時(shí),將像成在視網(wǎng)膜的前面,為了使像正好成在視網(wǎng)膜上,需戴具有發(fā)散作用的凹透鏡矯正。答案:如圖14所示。
題型六:透鏡成像作圖
例7 如圖15,S為蠟燭,S′為蠟燭通過(guò)凸透鏡所成的像。請(qǐng)根據(jù)凸透鏡的特性,畫圖確定并標(biāo)出凸透鏡的光心O點(diǎn)及右側(cè)焦點(diǎn)F點(diǎn)的位置。
解析:連接SS′,連線SS'與主光軸的交點(diǎn)是光心,也就確定出凸透鏡的位置。過(guò)S點(diǎn)作平行于主光軸的入射光線,然后根據(jù)折射點(diǎn)和S′即可確定折射光線,折射光線與主光軸的交點(diǎn)即為焦點(diǎn)F。答案:如圖16所示。
例8 如圖17,圖甲是利用S點(diǎn)發(fā)出的兩條特殊光線理性探究凸透鏡成像特點(diǎn)的光路圖。請(qǐng)參照?qǐng)D甲的方法,在圖乙上通過(guò)畫圖理性探究凹透鏡成像特點(diǎn)(只需找到像點(diǎn)Q')。
解析:經(jīng)過(guò)凹透鏡光心的光傳播方向不變,平行于凹透鏡主光軸的光經(jīng)過(guò)折射后散開,折射光線的反向延長(zhǎng)線經(jīng)過(guò)同側(cè)的焦點(diǎn)。答案:如圖18所示。
(作者單位:山東省棗莊市薛城區(qū)教研中心)