光學作圖及典型題

一、成像知識回顧

1．成像的主要原因

a．光的直線傳播，如小孔成像；

b．光的反射，如平面鏡成像；

c．光的折射，如水中的折射成像、透鏡成像等。

2．成像的性質(zhì)

像的性質(zhì)主要有：虛與實、倒與正、放大與縮小或等大。

實像是由物體發(fā)出的光經(jīng)過光學器件會聚形成的，不僅能用眼睛看見，還能用光屏接收并保存下來；虛像是物體發(fā)出的光經(jīng)反射或折射后反向延長相交而成的，不能用光屏接收。“倒與正”、“放大、縮小或等大”都是物體所成的像相對物體而言的。

3．像的動態(tài)變化

當物體相對光學器件運動時，所成的像的大小、像離光學器件的距離都有相應的改變，初中階級主要考查平面鏡與凸透鏡成像的動態(tài)變化，其中凸透鏡成像的規(guī)律可以整理成口訣：一倍焦距分虛實，二倍焦距分大��；物像同側(cè)虛像正，物像異側(cè)實像倒；物近像遠像變大，物遠則像近像小，像距物距唱反調(diào)。即：物體離凸透鏡的距離大于一倍焦距時成實像，小于一倍焦距時成虛像；虛像相對于物體是正立的，且和物體在透鏡的同側(cè)；實像相對于物體是倒立的，且和物體在透鏡的異側(cè)；物體向焦點運動，所成的像變大，物距變大像距變小，物距變小像距變大。

二、作圖要點

1．光的反射作圖要點：

a．物、像關(guān)于平面鏡對稱；

b．平面鏡是物點和像點連線的垂直平分線；

c．反射角等于入射角，法線是反射光線和入射光線夾角的角平分線，且法線與鏡面垂直，平面鏡成像時，所有反射光線的反向延長線一定經(jīng)過鏡后的像。

2．光的折射作圖要點：

a．凸透鏡對光起會聚作用，有三條特殊光線。凹透鏡對光起發(fā)散作用，有三條特殊光線。

b．當光從空氣斜射入玻璃或水等其它介質(zhì)時，折射角小于入射角；反之則折射角大于入射角。

3．作圖注意事項：

（1）要借助工具作圖，作圖一定要規(guī)范。

（2）是實際光線畫實線，不是實際光線畫虛線。

（3）光線要帶箭頭，光線與光線之間要連接好，不要斷開。

（4）作光的反射或折射光路圖時，應先在入射點作出法線（虛線），然后根據(jù)反射角與入射角或折射角與入射角的關(guān)系作出光線。

三、熱點問題分類精析

1．平面鏡成像問題

例1 如圖1所示，S’為點光源S在平面鏡MN中的像，SA為光源S發(fā)出的一條光線，請畫出平面鏡MN，并完成光線SA的光路。

圖 1

精析：本題關(guān)鍵是根據(jù)平面鏡成像的對稱性，即像與物體的連線與平面鏡垂直，像與物體到鏡面的距離相等，連接SS’并作其中垂線就是平面鏡的位置（如圖2所示），其它問題迎刃而解。答案如圖2所示。

圖 2

2．凸透鏡成像問題

例2 放映幻燈片時，在屏幕上得到的是幻燈片上景物的（　）

A．正立、放大的虛像；

B．正立、放大的實像；

C．倒立、放大的虛像；

D．倒立、放大的實像。

精析：“正立”與“倒立”是相對的，是相對一定參照物而言的。放映幻燈片時，大家在屏幕看到的確實是“正立”的像，這里說的“正立”是以日常生活中處于常態(tài)的景物為參照物而言的，而光學中說的“倒立”與“正立”是以物為參照物而言的。像與物同向為“正立”；像與物反向為“倒立”。放映幻燈片時，幻燈片是倒（以常規(guī)景物為參照物）插在幻燈機的光源與鏡頭之間的，屏幕上的像相對于幻燈片上的圖而言是“倒立”的。實像是由實際光線組成，否則為虛像�；脽魴C屏幕確有光線會聚，故是實像。正確答案為應為D。

3．[!--empirenews.page--]動態(tài)的成像問題

例3 一平面鏡與水平桌面成45°角，一小球以1m/s的速度沿桌面向平面鏡勻速滾去（如圖3所示），則小球在平面鏡里的像（�。�

圖 3

A．以1m/s的速度做豎直向上運動；

B．以1m/s的速度做豎直向下運動；

C．以2m/s的速度做豎直向上運動；

D．以2m/s的速度做豎直向下運動。

精析：解題關(guān)鍵是判斷小球在平面鏡中的像是怎樣運動的。如圖4所示，設(shè)小球從桌面A滾動到B，根據(jù)平面鏡成像特點，分別作出小球在平面鏡中的像A’和B’，可以知道A’和B’位于豎直方向，且有A’B’＝AB。所以小球在鏡中的像以1m/s的速度做豎直向下的運動，選B。

圖4

四、典型題訓練

1．作出下列各圖的入射光線（或反射光線、鏡面、折射光線）并標出入射角、反射角或折射角。

2．根據(jù)平面鏡成像特點畫出鏡中的像（或鏡前的物體）。

3．利用光的反射定律作出點。

4．有一束光通過A點射到鏡面，反射后過光源S的成像光路圖B點，請畫出入射光線和反射光線。

5．完成下列各透鏡的光路。

6．在下圖方框中填入適當?shù)耐哥R，并完成光路。

7．下面兩圖都是時鐘在平面鏡中成的像，它們的實際時間是甲：________；乙：________。 

　　甲 　　　　　　　　　　乙

8．如圖是束光在空氣與某種透明物質(zhì)界面上發(fā)生反射和折射現(xiàn)象，圖中________為分界面；界面的________邊是空氣；∠________為入射角；∠________為反射角；∠________為折射角。

9．一物體沿凸透鏡的主光軸移動，當物距為30厘米時，在凸透鏡另一側(cè)的光屏上得到一個放大的實像，當物體移至物距為15厘米時，它的像一定是（�。�

A．放大實像

B．縮小的實像

C．放大的虛像

D．縮小的虛像

10．某同學做“研究凸透鏡成像規(guī)律”實驗時，所給的有下面不同焦距的四塊凸透鏡，實驗中，光屏移到離凸透鏡16厘米處，得到燭焰倒立、放大的像，這塊凸透鏡的焦距可能是（�。�

A．f＝4厘米

B．f＝8厘米

C．f＝12厘米

D．f＝16厘米