在光的反射現(xiàn)象中,有一類測(cè)物體間距離的習(xí)題,此類習(xí)題設(shè)計(jì)巧妙,綜合性強(qiáng)。若巧畫光路圖,抽象的物理量之間的關(guān)系通過形象的圖形直觀地顯示出來(lái),從而使問題簡(jiǎn)化。這類題不僅能培養(yǎng)學(xué)生研究問題的方法,而且培養(yǎng)了學(xué)生分析問題、解決問題的能力?,F(xiàn)剖析幾例,以作拋磚引玉。
例1 如圖(1)所示,平面鏡前的發(fā)光點(diǎn)A到鏡面的距離AM=40cm,從發(fā)光點(diǎn)A射出一條光線經(jīng)平面鏡反射后恰能通過B點(diǎn),B點(diǎn)到鏡面的距離BN=30cm,若MN=52.5cm,求A、B兩點(diǎn)到入射點(diǎn)的距離各為多少?
析與解 根據(jù)平面鏡成像的特點(diǎn),物體和物體的像相對(duì)于平面鏡對(duì)稱,作出B點(diǎn)的對(duì)稱點(diǎn)——像點(diǎn)B1;再根據(jù)光的反射規(guī)律,發(fā)光點(diǎn)A的入射光線的延長(zhǎng)線經(jīng)過物點(diǎn)B的像點(diǎn)B1,則反射光線必經(jīng)過B點(diǎn),連接AB1交MN于O點(diǎn),從而作出從發(fā)光點(diǎn)A射出一條入射光線反射后經(jīng)B點(diǎn)的反射光路,如圖(2)所示。
由圖(2)可知,△AMO∽△B1NO
△B1NO≌△BNO
∴△AMO∽△BN0
NO=MN-MO
即40cm30cm=MO52.5cm-MO
MO=30cm
NO=MN-MO
=52.5cm-30cm
=22.5cm
則A點(diǎn)到入射點(diǎn)O的距離為:
AO=(40cm)2+(30cm)2
=50cm
則B點(diǎn)到入射點(diǎn)O的距離為:
BO=(30cm)2+(22.5cm)2
=37.5cm
例2 身高1.5m的小麗站在距離河岸3m處,恰好看到河對(duì)岸旗桿頂端的像,水面距河岸水平地面0.5m,河寬15m,求旗桿的高度?
析與解 根據(jù)題意,小麗恰好看到河對(duì)岸旗桿頂端的像,說明小麗的眼睛A點(diǎn)與河岸邊緣C點(diǎn)、旗桿頂端的像M1三點(diǎn)共線,平靜的水面相當(dāng)于平面鏡,旗桿頂端的像M1與旗桿的頂端M相對(duì)于水面對(duì)稱,連接AM交水面于O點(diǎn),作出旗桿頂端的入射光線經(jīng)水面反射后進(jìn)入眼中的反射光線的光路圖,如圖(3)所示。則
△ABC∽△CDO
ABBC=CDDO
1.5m0.5m=3.0mDO DO=1m
OF=DF-DO=15m-1m=14m
△ABC∽△M1FO △MFO∽△M1FO
∴△ABC∽△MFO
ABMF=BCFO
1.5mMF=3.0m14m
MF=7m
則旗桿高M(jìn)E=MF-EF
=7m-0.5m
=6.5m
例3 如圖(4)所示,在湖邊高出水面150m的山頂A處,望見一個(gè)氫氣球P在湖面上空某處,觀察氣球P的仰角為45°,又觀察氣球在湖中的像的俯角為60°,試求氣球距湖面的高度h?
析 根據(jù)題意,山高AB=150m氣球P和湖中的像P1相對(duì)于水面MM1對(duì)稱,連接PP1交MM1于C,作出氣球P、氣球的像P1及高山AB的關(guān)系圖,如圖(5)所示,則PC=P1C
AB=CD
△ADP為等腰直角三角形,AD=PD=h-DC
在Rt△ADP1中 ,DP1=P1C+CD
∴tg60°=P1DAD=P1C+CDAD
3=h+150mh-150m
h=300m+1503m≈559.8m
即氣球距湖面的高度h為559.8m。