光学作图盘点

光学作图盘点

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光学作图盘点
湖北秭归九畹溪中学　周立富　谭林桂

　　光学作图主要从光的传播规律及相应现象、传播成像、确定范围等几方面分类盘点。

 

　　一、光的直线传播的作图

 

　　1．应用光的直线传播确定范围

 

　　例如：教室窗前有一棵小树，如图所示，用作图的方法表示出在教室内能看见整棵树的范围。

 

　　      参考答案：

 

　　2．应用光的直线传播作小孔所成的像

 

　　例：烛焰小孔及光屏如图，作出烛焰通过小孔在光屏上所成的像。

 

　　    参考答案：

 

　　3．影子（日食月食等）

 

　　例：作出太阳光下直立的杆的影子。

 

　　           参考答案：   

 

　　二、光的反射规律的作图应用

 

　　光的反射分为镜面反射和漫反射，都遵循光的反射规律，作图识图中又以镜面反射为主要表现形式。

 

　　面镜的镜面反射：平面镜的反射特点是平行的入射光被反射后仍平行的反射出，反射方向单一，不改变光的性质只改变光的传播方向；球面镜上发生的镜面反射，其反射光的反向延长线过球面镜的焦点，既改变光的传播方向又改变光的性质（发散或会聚）。作图时用到反射时光路是可逆的。

 

　　1．知入射光和反射面，作反射光

 

　　（1）一次反射（镜面反射和漫反射）

 

　　作出下列各图中的反射光。

 

　　               参考答案： 

 

　　                    参考答案： 

 

　　                参考答案： 

 

　　          参考答案：应用：汽车后视镜等

 

　　             参考答案： 

 

　　              参考答案：   应用：太阳灶等

 

　　                          参考答案：           应用：汽车头灯

 

　　  参考答案： 应用：电影银幕等

 

　　（2）平面镜的多次反射

 

　　                参考答案：       应用：自行车尾灯

 

　　

 

　　                  参考答案： 

 

　　2．知反射光和反射面，作入射光

 

　　                         参考答案： 

 

　　

 

　　                        参考答案： 

 

　　

 

　　                         参考答案：  

 

　　                       参考答案：   

 

　　

 

　　                    参考答案：   

 

　　                                                                         

 

　　                    参考答案：               

 

　　3．作反射面

 

　　（1）知反射光和入射光，作反射面

 

　　例：如图太阳光与地面成45°角斜射过来，要使光线沿竖直方向反射入井中，求作：反射面。

 

　　           参考答案： 

 

　　作出下列各光路图中的反射面：

 

　　                     参考答案： 

 

　　                   参考答案： 

 

　　                   参考答案： 

 

　　                 参考答案： 

 

　　（2）知点光源和几条入射或反射光，作反射面

 

　　例：如图所示，光线A．B为点光源S发出的两条光线经平面镜反射后的反射光线，请在图中作出平面镜并完成光路图。

 

　　                           参考答案： 

 

　　4．知物体和面镜，作物体在面镜中的像

 

　　（1）知物体和平面镜，作物体在平面镜中的像

 

　　　　　               参考答案： 　

 

　　                参考答案： 

 

　　（2）知物体和球面镜，作物体在球面镜中的像

 

　　①物体在凸面镜中的像（正立缩小的虚像）

 

　　            参考答案： 

 

　　②物体在凹面镜中的像（成像虚实、大小由物体与凹面镜之间相对位置决定）

 

　　         参考答案：  正立、放大的虚像

 

　　           参考答案：    倒立、放大的实像 

 

　　       参考答案：   倒立、缩小的实像

 

　　5．知物体和其在平面镜中的像，作平面镜

 

　　           参考答案：

 

　　6．知平面镜和物体在平面镜中的像，作物体

 

　　     

 

　　参考答案：                                                       

 

 

　　7．确定点光源位置

 

　　例1：如图，A、B是由同一发光点S发出的反射光线，试完成光路图并确定S的位置。

 

　　                参考答案：    

 

　　例2：图中所示是一点光源发出的的两条光线其中一条被平面镜反射后的情形，试确定电光源位置并完成光路图。

 

　　        参考答案： 

 

　　8．确定光路

 

　　例：由点光源S发出的光，经平面镜反射后，其中一条反射光线经过A点，试完成其光路图。

 

　　               参考答案：  

 

　　9．确定范围

 

　　例：一点光源S在长为L的平面镜前，用作图的方法表示出能看见S在平面镜中的像的范围。

 

　　  参考答案：或

 

　　三、光的折射的作图

 

　　1．知介质种类和入射光，作折射光

 

　　（1）从空气斜射入玻璃等其他介质，作折射光（折射光偏向法线即近法线折射）

 

　　例：一束光射向水面，画出这束光进入水中的径迹。

 

　　             参考答案： 

 

　　（2）光从其他介质（水、玻璃等）斜射入空气，作折射光（折射光偏离法线即远法线折射）

 

　　             参考答案： 

 

　　             参考答案：   

 

　　（3）在不同介质间的多次折射

 

　　例1：一束光射向一块玻璃砖。画出这束光进入玻璃和离开玻璃后的径迹。

 

　　         参考答案： 

 

　　例2：钢笔“错位”原因的光学作图。

 

　　

 

　　例3：完成以下光路图（三棱玻璃砖）。

 

　　                参考答案：   

 

　　                   参考答案： 

 

　　2．知介质种类和出射光，作入射光

 

　　          参考答案：        

 

　　               参考答案：         

 

　　3．知透镜种类和入射光，作出射光（三条特殊光线的应用）

 

　　（1）入射光与主光轴平行，作出射光（其出射光或其反向延长线过焦点）

 

　　请在图中画出对应的折射光线。

 

　　          参考答案：   

 

　　            参考答案： 

 

　　            参考答案：   

 

　　         参考答案：    

 

　　　（2）入射光过透镜光心，作出射光（其出射光传播方向不变）

 

　　             参考答案：  

 

　　            参考答案：

 

　　（3）入射光或其延长线过焦点，作出射光（其出射光与主光轴平行）

 

　　   参考答案： 

 

　　               参考答案：    

 

　　（4）平行的入射光与主光轴不平行，作出射光

 

　　       参考答案： 

 

　　（5）不平行的入射光，作出射光（凸透镜对光有汇聚作用，凹透镜对光有发散作用）

 

　　      参考答案：

 

　　            参考答案： 

 

　　4．知透镜种类和出射光，作入射光

 

　　（1）出射光与主光轴平行作入射光（其入射光或其延长线过焦点）

 

              参考答案：  

 

　　     参考答案： 

 

　　（2）出射光过光心，作入射光（其入射光与入射光传播方向一致）

 

　　          参考答案： 

 

　　          参考答案： 

 

　　（3）出射光或其反向延长线过焦点，作入射光（其入射光与主光轴平行）

 

　　

 

　　    参考答案：  

 

　　            参考答案：                       

 

　　5．知出射光和入射光，补充透镜

 

　　（1）单一透镜（凸透镜对光有汇聚作用，凹透镜对光有发散作用的应用）

 

　　     参考答案：  

 

　　          参考答案： 

 

　　      参考答案：

 

　　    参考答案：

 

　　（2）透镜的组合

 

　　          参考答案：  

 

　　         参考答案：         

 

　　        参考答案： 

 

　　      参考答案： 

 

　　　6．光的折射与透镜成像的作图

 

　　（1）利用凸透镜成像规律作像的大致位置和大小

 

　　    参考答案：     

 

　　参考答案：  

 

　　  参考答案： 

 

　　  参考答案： 

 

　　（2）凹透镜成像（正立缩小的虚像）

 

　　   参考答案：  

 

　　7．利用平行光测焦距

 

　　                   凹透镜焦距   

 

　　8．确定焦点

 

　　例：一物体及其在放大镜下所成虚像如图所示，图中虚线为透镜的主光轴，确定透镜焦点的大致位置。

 

　　     参考答案：  即图中点F。

 

　　9．眼睛和眼镜

 

　　近视眼的特征是看不清远处的物体，佩戴凹透镜矫正视力。远视眼的特征是看不清近处的物体，佩戴凸透镜矫正视力。

 

　　正常眼看近处物体：          参考答案：  

 

　　正常眼看远处物体：          参考答案：

 

　　近视眼视物特征：             参考答案：

 

　　近视眼的矫正：                参考答案： 

 

　　远视眼视物特征：               参考答案： 

 

　　近视眼的矫正：                  参考答案：

 

　　10．显微镜和望远镜

 

　　显微镜成像光路图

 

　　

 

　　望远镜成像光路图

 

　　

 

　　四、综合应用举例

 

　　例1．光线从凸透镜射出后射到位于凸透镜焦点的镜面上，请画出进入凸透镜前的入射光线和经平面镜反射后的反射光线。

 

　　

 

　　        参考答案：    

 

　　分析：首先，被凸透镜折射后的出射光过焦点，则入射光一定跟凸透镜的主光轴平行，易作出入射光；其次是反射角等于入射角，从而确定反射光的方向，最后注意到反射光是经过凸透镜焦点射向凸透镜的，故被凸透镜折射后出射光又变得跟其主光轴平行。

 

　　例2．平行光线经如所示的中空玻璃砖后将会（    ）

 

　　              

 

　　A．会聚   　B．发散   C．仍为平行光    D．无法判断

 

　　答案选B。光路图如上图所示。分析：相当于平行光被两个玻璃凹透镜两次连续发散。

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