專項：光學作圖練習及方法分析

光學作圖專項練習

一、光的反射作圖

1.圖中入射光線與鏡面成30度角，請你完成光路圖並標出反射角。

2.眼睛看到從平面鏡反射來的光線如圖所示，在圖中確定入射光線，並標出入射角。

3.如圖是一條入射光線及其經過平面鏡反射後的反射光線，試分別做出平面鏡的位置。

4.平面鏡前有一點光源s，做出一條從光源s射出的光線，使它經平面鏡反射後，恰好經過A點。

5.如圖S是發光點，S 』是S在平面鏡中的像，l 是射向平面鏡的一條入射光線，在圖中畫出平面鏡的位置和l 的反射光線。

6.如圖所示的兩條反射光線是同一發光點S發出的光經平面鏡反射後形成的，請你畫出發光點S的位置。

7.如圖所示，發光點S在平面鏡MN中的像為S1，當平面鏡轉過一定角度後，它的像為S2，請你畫出轉動後平面鏡的大致位置。

8.畫出物體AB在平面鏡中所成的像。

9.用對稱法畫出物體ABC在平面鏡中所成的像。

10.下圖中A』B』是物體AB在平面鏡中所成的像，請在圖中畫出平面鏡的位置。

11.如圖所示，發光點S所發出的光，經平面鏡AB反射後，在障礙物CD的後面出現一片明亮區域，請畫出明亮區域的範圍。

12.如下圖所示，光線A、B是點光源S發出的兩條光線經平面鏡反射後的反射光線，請在圖中作出平面鏡的位置，並完成光路圖。

13.點光源S發出的一條光線AB射在鏡面MN，光線CD是由S發出的另一條入射光線的反射光線，如圖所示，請在圖中畫出點光源S的位置。

14.如圖，水平天花板上貼著一塊平面鏡，請你畫出地面上哪個區域可以通過平面鏡看到發光點S（不考慮人的高度）。

15.發光點S旁豎直放置一擋板，下方還有一塊大平面鏡，請你擋板另一側畫出S能照亮的區域。

16.為了把豎直照射的太陽光經平面鏡反射後，沿水平方向射入涵洞中，請在圖中畫出平面鏡的位置，並完成光路圖。

17.如下圖所示，小孔前有一物體AB，請畫出AB經過小孔成像的光路圖，並在光屏MN上標出

二、光的折射作圖

附加：

練習題怎麼也做不完，我們來系統學習一下作圖方法吧——

一、光 的 反 射 作 圖

1、根據入射光線作反射光線

方法是：先過入射點作垂直於反射面的法線(註：法線不是光線，應用虛線表示)，再根據反射角等於入射角在法線的另一側畫反射光線(註：反射光線一定要用箭頭表示)。

2、根據反射光線作入射光線：

方法是：先過反射點（也就是入射點）作垂直於反射面的法線(註：法線不是光線，應用虛線表示)，再根據反射角等於入射角在法線的另一側畫入射光線(註：入射光線一定要用箭頭表示光線射向反射面)。

3、平面鏡作圖

（一）作圖依據的原理

1. 光的反射定律：

（1）反射光線與入射光線、法線在同一平面上；

（2）反射光線和入射光線分居在法線的兩側；

（3）反射角等於入射角；

（4）光路可逆。

2. 平面鏡成像的特點：

（1）平面鏡所成的像和物體到鏡面的距離相等；

（2）像與物體的大小相等；

（3）像與物體的連線與鏡面垂直；

（4）像與物左右相反；

（5）成正立虛像。

（二）作圖的規範化要求

1. 平面鏡的反射面和非反射面不能混淆，平面鏡的非反射面要畫上短斜線。

2. 實際光線（入射光線和反射光線）要畫成實線，並用箭頭表示光行進的方向。

3. 虛像、法線和光的反向延長線要用虛線表示。

4. 為了表示實物和虛像的對稱點，實物和虛像都要標上箭頭或字母。

5. 要符合光的反射定律和平面鏡成像的特點。

（三）平面鏡作圖題的類型和解法

1. 確定平面鏡的位置

一句話概括為「像物關於鏡面成軸對稱」

（1）根據入射光線和反射光線位置確定平面鏡的位置：

找到入射光線和反射光線及其交點。

畫法線。根據光的反射定律知，反射角等於入射角，所以反射光線與入射光線的角平分線即為法線。

畫平面鏡（畫實線）。平面鏡與法線垂直。

用短斜線標出平面鏡背面。

（2）根據像與物的位置確定平面鏡的位置

將像與物的對應點連接（畫虛線）。

作此虛線的垂直平分線（畫實線），即平面鏡的位置。

在平面鏡的一側畫上短斜線。

2. 確定平面鏡所成像的位置

（1）根據反射光線位置確定像的位置（根據光的反射定律作圖）

畫出物體上一點發出的任意兩條入射光線，並分別划出反射光線。

將反射光線延長，並找到交點，交點即為物體上那點的像。

（2）根據像與物到平面鏡的距離相等確定像的位置（根據平面鏡成像特點作圖）

在物上取任意兩點A，B分別過這兩點作到平面鏡的垂線，並延長。

在延長線上取點A 到平面鏡的距離與A到平面鏡的距離相等。同理找到B 點。

根據這兩個對應點的位置就可以大致畫出像的形狀和位置了，如果還畫不出來，可以多選幾個對應點。

3、確定物的位置（尋找點光源）

（1）根據反射定律分別作出反射光線對應的入射光線。這兩條直線的交點即入射光線的交點，為發光點S的位置。

（2）可利用反射光線先確定像的位置，再由像確定物的位置。

4. 作通過指定點的反射光線

首先根據平面鏡成像的特點作出已知發光點的像點，再連接發光點和像點，連線與鏡面的交點即為入射點，最後畫出入射光線和反射光線、尋找平面鏡觀察（或光照）範圍

根據平面成像的特點運用端點法作圖：

首先根據成像的對稱性作出物體在平面鏡中的像；藉助像作出過物體兩端點射向平面鏡兩端點的入射光線對應的反射光線；

分別連接眼睛所在的點與像的兩端點，連線與鏡面兩交點之間的部分就是看到平面鏡中完整的像範圍

二、光 的 折 射 作 圖

（一）、作圖依據的原理：光的折射定律

（二）、作圖的規範化要求：

1. 實際光線（入射光線和折射光線）要畫成實線，並用箭頭表示光行進的方向。實物用實線表示。

2. 光的反向延長線和虛像要用虛線表示。

3. 法線要與界面垂直，且畫成虛線。

（三）、主要作圖步驟

先要弄清楚光從哪種介質射入另一種介質，後清楚折射角與入射角的大小關係，然後根據折射定律完成光路圖。

（四）、光折射作圖題的類型和解法

1、已知入射光線作折射光線 方法是：

（1）過入射點作法線（要畫成虛線）；

（2）確定入射角；

（3）根據折射角與入射角的大小關係在另一種介質和法線的另側作出靠近或遠離法線的折射光線。

2、已知折射光線作入射光線 方法是：

（1）過折入射點（即入射點）作法線（要畫成虛線）；

（2）確定折射角；

（3）根據折射角與入射角的大小關係在另一種介質和法線的另側作出入射光線。

3、作通過指定已知點的折射光線 作圖關鍵是確定入射點。

方法是：連接光源和已知點，（畫虛線）就與分界面有個交點，入射點就在該交點和已知點之間的分界面位置上。

三、透鏡作圖

（一）、已知入射光線（或折射光線）作折射光線（或入射光線）

（二）、根據入射光線和折射光線，確定透鏡類型及位置

首先要比較折射光線與入射光線，若折射光線比入射光線更加會聚，則一定是凸透鏡；反之就是凹透鏡。

（三）怎樣理解凸透鏡對光束的會聚作用呢？

先假設沒有透鏡，則光應沿直線傳播，而實際光線雖沒有會聚在一起，但仍比原來靠近很多，表明透鏡對光線有會聚作用。所以，不能根據經透鏡折射的光線是否相交來判定透鏡的類型。所謂的會聚作用是指折射光線比入射光線更加向主光軸偏折，發散作用是指折射光線比入射光線更加遠離主光軸。

（四）、「黑箱」問題 。

先將對應的光線連接起來形成光路，再進一步判定透鏡對光線是起會聚作用還是發散作用。如果入射光線經過透鏡的折射後，折射光線比入射光線更靠近主光軸，透鏡則是個凸透鏡；折射光線比入射光線更遠離主光軸，透鏡則是個凹透鏡，透鏡在光線發生偏折後的位置上。

分享： 羅老師 2017.05.27

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