初中物理光学作图及典型题学法指导

初中物理光学作图及典型题

一、成像知识回顾

1．成像的主要原因

a．光的直线传播，如小孔成像；

b．光的反射，如平面镜成像；

c．光的折射，如水中的折射成像、透镜成像等。

2．成像的性质

像的性质主要有：虚与实、倒与正、放大与缩小或等大。

实像是由物体发出的光经过光学器件会聚形成的，不仅能用眼睛看见，还能用光屏接收并保存下来；虚像是物体发出的光经反射或折射后反向延长相交而成的，不能用光屏接收。“倒与正”、“放大、缩小或等大”都是物体所成的像相对物体而言的。

3．像的动态变化

当物体相对光学器件运动时，所成的像的大小、像离光学器件的距离都有相应的改变，初中阶级主要考查平面镜与凸透镜成像的动态变化，其中凸透镜成像的规律可以整理成口诀：一倍焦距分虚实，二倍焦距分大小；物像同侧虚像正，物像异侧实像倒；物近像远像变大，物远则像近像小，像距物距唱反调。即：物体离凸透镜的距离大于一倍焦距时成实像，小于一倍焦距时成虚像；虚像相对于物体是正立的，且和物体在透镜的同侧；实像相对于物体是倒立的，且和物体在透镜的异侧；物体向焦点运动，所成的像变大，物距变大像距变小，物距变小像距变大。

二、作图要点

1．光的反射作图要点：

a．物、像关于平面镜对称；

b．平面镜是物点和像点连线的垂直平分线；

c．反射角等于入射角，法线是反射光线和入射光线夹角的角平分线，且法线与镜面垂直，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像。

2．光的折射作图要点：

a．凸透镜对光起会聚作用，有三条特殊光线。凹透镜对光起发散作用，有三条特殊光线。

b．当光从空气斜射入玻璃或水等其它介质时，折射角小于入射角；反之则折射角大于入射角。

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。

（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、热点问题分类精析

1．平面镜成像问题

例1如图1所示，S’为点光源S在平面镜MN中的像，SA为光源S发出的一条光线，请画出平面镜MN，并完成光线SA的光路。

图 1

精析：本题关键是根据平面镜成像的对称性，即像与物体的连线与平面镜垂直，像与物体到镜面的距离相等，连接SS’并作其中垂线就是平面镜的位置（如图2所示），其它问题迎刃而解。答案如图2所示。

图 2

2．凸透镜成像问题

例2放映幻灯片时，在屏幕上得到的是幻灯片上景物的（）

A．正立、放大的虚像；

B．正立、放大的实像；

C．倒立、放大的虚像；

D．倒立、放大的实像。

精析：“正立”与“倒立”是相对的，是相对一定参照物而言的。放映幻灯片时，大家在屏幕看到的确实是“正立”的像，这里说的“正立”是以日常生活中处于常态的景物为参照物而言的，而光学中说的“倒立”与“正立”是以物为参照物而言的。像与物同向为“正立”；像与物反向为“倒立”。放映幻灯片时，幻灯片是倒（以常规景物为参照物）插在幻灯机的光源与镜头之间的，屏幕上的像相对于幻灯片上的图而言是“倒立”的。实像是由实际光线组成，否则为虚像。幻灯机屏幕确有光线会聚，故是实像。正确答案为应为D。

3．动态的成像问题

例3一平面镜与水平桌面成45°角，一小球以1m/s的速度沿桌面向平面镜匀速滚去（如图3所示），则小球在平面镜里的像（）

图 3

A．以1m/s的速度做竖直向上运动；

B．以1m/s的速度做竖直向下运动；

C．以2m/s的速度做竖直向上运动；

D．以2m/s的速度做竖直向下运动。

精析：解题关键是判断小球在平面镜中的像是怎样运动的。如图4所示，设小球从桌面A滚动到B，根据平面镜成像特点，分别作出小球在平面镜中的像A’和B’，可以知道A’和B’位于竖直方向，且有A’B’＝AB。所以小球在镜中的像以1m/s的速度做竖直向下的运动，选B。

图4