王雙

初中物理光學(xué)作圖部分是光學(xué)知識(shí)的一個(gè)重點(diǎn)，也是一個(gè)難點(diǎn)。學(xué)生學(xué)好了光學(xué)作圖，對(duì)光學(xué)知識(shí)的掌握就會(huì)更透徹、更牢靠。而且通過作圖訓(xùn)練，不僅能培養(yǎng)學(xué)生基本的作圖技能，還能培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、設(shè)計(jì)能力和創(chuàng)新意識(shí)。如何正確地做好光學(xué)作圖呢？下面我通過典型的例題，介紹一下初中物理基本的光學(xué)作圖類型。

一、光的直線傳播作圖

涉及知識(shí)：光在同種均勻介質(zhì)中沿直線傳播。

例1.作出發(fā)光體AB在小孔后所成的像。

解析：選取發(fā)光體AB上的A、B兩個(gè)特殊點(diǎn)，分別作出從A點(diǎn)、B點(diǎn)發(fā)出的一條過了小孔的光線，則在小孔另一側(cè)光屏上可得到A、B兩點(diǎn)的像A'、B'，因小孔成像為實(shí)像，則用實(shí)線連接A'、B'，則A'B'就是AB的像。如圖1：

例2.作出蹲在井底A點(diǎn)的青蛙能看到的天空范圍。

解析：因?yàn)楣庋刂本€傳播，天空中能射入井中A點(diǎn)的光，是以A點(diǎn)和兩側(cè)井口邊緣所連直線間的范圍。如圖2：

二、光的反射作圖

1.利用光的反射定律作圖

涉及知識(shí)：光反射時(shí)，反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，反射光線和入射光線分居法線的兩側(cè)，反射角等于入射角。

例1.已知入射光線AO，作出反射光線。

解析：以光的反射定律為依據(jù)，首先過入射點(diǎn)作出鏡面的垂線即法線（要求作成虛線），這樣就可找到入射角，然后以法線為一條邊，作一個(gè)跟入射角相等的角，則就找到了反射光線。如圖3：

（已知反射光線作入射光線的方法跟上面相同）

例2.已知反射光線和入射光線，確定平面鏡的位置。

解析：因?yàn)榉瓷浣堑扔谌肷浣?，則法線為反射光線和入射光線夾角的角平分線?？上茸鞒鼋瞧椒志€，也就作出了法線，因?yàn)榉ň€與鏡面相互垂直，則過O點(diǎn)作出法線的垂線就是平面鏡了。如圖4：

2.利用平面鏡成像作圖

涉及知識(shí)：利用平面鏡所成的虛像與物體相對(duì)于鏡面是對(duì)稱圖像來作圖。

例1.作出三角形ABC在平面鏡中所成的像。

解析：只需分別作出A、B、C三點(diǎn)在鏡中的對(duì)稱點(diǎn)A'、B'、C'，因平面鏡成像為虛像，所以用虛線分別將A'、B'、C'三點(diǎn)連接起來，則形成的三角形A'B'C'就是要找的像。如圖5：

例2.作出發(fā)光點(diǎn)S發(fā)出的一條經(jīng)平面鏡反射后過A點(diǎn)的光線。

解析：先作出S點(diǎn)在平面鏡中的像點(diǎn)（對(duì)稱點(diǎn)）S'，然后用虛線連接S'和A點(diǎn)，S'A跟鏡面的交點(diǎn)就是反射點(diǎn)O，最后用實(shí)線把SO和OA用實(shí)線連接起來，打上箭頭表示出光的傳播方向即可。如圖6：

三、光的折射作圖

涉及知識(shí)：光的折射定律，初中主要考查光在空氣和其他透明物質(zhì)（如水和玻璃）之間發(fā)生折射的大致情況。

例1.作出光線AO射入玻璃中的大致光路圖。

解析：這里主要考查學(xué)生掌握折射光線和入射光線分居法線兩側(cè)，光從空氣射入其他透明物質(zhì)時(shí)折射角會(huì)小于入射角的知識(shí)。先過O點(diǎn)作出界面的垂線即法線，然后作一個(gè)小于入射角的折射角即可。如圖7：

例2.作出光線SO從水中射入空氣中的大致光路圖。

解析：還是先作出法線，因?yàn)楣鈴钠渌该魑镔|(zhì)射入空氣中時(shí)折射角大于入射角，然后作一個(gè)大于入射角的折射角即可。如圖8：

四、透鏡作圖

涉及知識(shí)主要是凸透鏡和凹透鏡對(duì)光線的折射規(guī)律。

1.凸透鏡作圖：掌握三條特殊光線：①平行于主光軸的光線，經(jīng)凸透鏡折射后將過另一側(cè)焦點(diǎn)；②過焦點(diǎn)或從焦點(diǎn)發(fā)出的光線經(jīng)凸透鏡折射后將平行于主光軸射出；③過了光心的光線傳播方向不變。

例1.分別作出對(duì)應(yīng)三條光線的入射光線或折射光線的光路圖。

解析：以上面的三條特殊光線的作法為依據(jù)，分別確定每條光線歸屬于哪一類，就能正確作出光路圖了。如圖9：

2.凹透鏡作圖：也掌握三條特殊光線：①平行于主光軸的光線，經(jīng)凹透鏡折射后將發(fā)散，發(fā)散的折射光線的反向延長(zhǎng)線過虛點(diǎn)；②延長(zhǎng)線過虛焦點(diǎn)的入射光線，經(jīng)凹透鏡折射后將平行于主光軸射出；③過了光心的光線傳播方向不變。

例2.分別作出對(duì)應(yīng)三條光線的入射光線或折射光線的光路圖。

解析：以上面的三條特殊光線的作法為依據(jù)，分別確定每條光線歸屬于哪一類，就能正確作出光路圖了。如圖10：

以上是初中光學(xué)中涉及的主要作圖種類和作圖方法。要注意的是光路圖中的實(shí)像和實(shí)際光線，必須作成實(shí)線，法線、輔助線、光的反向延長(zhǎng)線、虛像必須作成虛線，線條有實(shí)有虛，注意區(qū)分清楚。只要掌握好基本的作圖要點(diǎn)和方法，不管題目怎么變，萬變不離其宗，根據(jù)作圖要點(diǎn)必然能作出正確的光路圖。

編輯 張珍珍