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光学作图

发布时间:2013-12-05 15:28:10  

光学作图

一:复习目标

1.能利用光在同种均匀介质中沿直线传播,解决小孔成像、影子、日食月食的形成。 针对练习:

通过作图说明为什么睁开两只眼睛比闭上一只眼睛更能准确地确定物体的位置。 二、直接用光的反射定律类

2.能根据光的反射定律和成像特点,作平面镜成像的光路图 3.能根据光的折射规律作相应光路图

4.会画凸透镜和凹透镜的三条特殊光线,理解凸透镜、凹透镜对光线作用 二:知识储备

1.光的反射作图要点:

a. 根据光的反射定律,反射角_______入射角,______是反射光线和入射光线夹角的角平分线,且_____与镜面垂直,平面镜成像时,所有反射光线的反向延长线一定经过镜后的________。用此法完成图1

b.根据物、像关于平面镜对称完成图2

图1 图2 2.光的折射作图要点:

当光从空气斜射入玻璃或水等其它介质时,折射角 入射角;反之则折射角 入射角。完成图3

3.作图注意事项:

(1)要借助工具作图,作图一定要规范。 (2)是实际光线画实线,不是实际光线画虚线。

图3 (3)光线要带箭头,光线与光线之间要连接好,不要断开。

(4)作光的反射或折射光路图时,应先在入射点作出法线(虚线),然后根据反射角与入射角或折射角与入射角的关系作出光线。 三、典型例题解析 一、光的直线传播类

例1:如图4所示。AB为一不透明的挡光板,CD为一日光灯管,EF为光屏,请用作图找出光屏上没有照亮的区域。

图4

5

例2:通过作图表示一束太阳光沿与水平面成45°射到水平地面上,并作出其中的一条光线的反射光线。

图6

针对练习:

一条与水平地面成60°角的入射光线如图7所示,若使它的反射光线与地面平行,应该怎样放置平面镜?

7

三、平面镜成像特点类

例3:S是一个发光点,S′是它在平面镜中成的像,SA是S发出的一条光线,请在图8中画出平面镜的位置和光线SA经平面镜反射后的反射光线。

图8

图9

图10

针对练习:

如图10所示为一个反射式路灯,S为灯泡位置,图中已画出灯泡射出的两条最边缘的出射光线.MN是一个可以调节倾斜程度的平面镜.请在图中画出灯S照亮路面的范围(保留

作图中必要的辅助线). 四、光的折射规律类

例4:李华在洪泽湖乘船游玩时,发现水面下某处有一只青蛙(如图11所示),他用激光笔照射到了这只青蛙。请你在图中画出李华在照射青蛙时的入射光线、折射光线和反射光线。

图11

图12

解析:因李华是在空气中用激光笔发射光线,照射到青蛙的光线应是折射光线,画图时只要注意折射角小于入射角就行(如图12

所示)。

针对练习:

在研究光的折射时,小明知道了光从空气斜射入水中时,折射角小于入射角;光从水斜射入空气中时,折射角大于入射角。小明想:光在其他透明介质的分界面发生折射时有什么规律呢?即什么条件下折射角小于入射角,什么条件下折射角大于入射角?为了研究这个问题,他在老师的指导下做了如下实验:让一激光手电筒射出的

光束从水斜射入玻璃,再从玻璃依次斜射入冰、空气中,其光路如图13所示。然后老

师又告诉他光在一些透明介质中的传播速度,如下表。

图13

针对小明提出的问题,仔细观察图中的光路,对照表格中的数据进行分析得出自己的结论,并根据你得出的结论,在图14中画出光由玻璃斜射入酒精时,折射光线的大致位置。

图15

图14

五:透镜的特殊光线类

例5:如图15所示,AO是入射光线,OB是光通过凸透镜或凹透镜折射后的传播方向,试在图中的适当位置填上适当的光学元件,并画出主光轴的位置。

解析:根据透镜成像的三条特殊光线可知,当入射或折射光线平行于主光轴时,就可确定折射或入射光线的传播方向。由以上特点,当入射光只有一条时,可添加一条与入射光线平行的辅助线,使之形成一束平行光,然后再看这束平行光经过光学元件折射后光路宽窄的变化,以区分是会聚还是发散了,若是发散,则填个凹透镜(如图16左图);若是会聚就填个凸透镜(如图16右图)。辅助线可加在入射光线的上方,也可以加在下方,同时将辅助线当作主光轴,这样一来就能得到两个解答。

图16

针对练习:如图17所示,入射光线AB经过凸透镜L后沿BC方向射出,用作图法确定

此凸透镜焦点的位置。

A

达标测试:

图17

1、根据课本中的“试一试”用易拉罐做小孔成像实验。在图18中作出蜡烛AB的像A'B'。

图18

2、完成图19中的光路图

19

3、如图20所示青蛙在井中的P点,画光路图确定青蛙在无水和有水时能看到的范围。

20

4、完成图21中光线由空气进入玻璃砖和玻璃三棱镜两次折射的光路图。

21

5、完成图22中光线经过各透镜后的光路。

图22

6、在图23方框中填入适当的透镜

图23

7、如图24所示,在平面镜上有从某一点光源发出的两条光线射到平面镜上反射时的两条反射光线,请通过作图法找到这个发光点。

图24

8、如图25所示,A为发光点,B为反射光线上的一点试画出经过B点的反射光线和这

束入射光线。

图25

图26

9、黑箱内有一只焦距为3cm 的凸透镜和一只平面镜,请你画出图26黑箱内的光路图,

并标出平面镜上入射角的度数。 跟踪练习参考答案

根据课本中的“试一试”用易拉罐做小孔成像实验。在图23中作出蜡烛AB的像

A'B'。

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