□鄭祥波

舉一反三學(xué)物理
——光的反射作圖

□鄭祥波

作圖題在考試中屬于常見(jiàn)的題型，而針對(duì)于光的反射定律設(shè)計(jì)的光學(xué)作圖題是最常見(jiàn)的命題.下面以一道中考題為例介紹如何解答這類問(wèn)題.

例題：如圖1所示，請(qǐng)你畫出點(diǎn)光源S發(fā)出的兩條光線經(jīng)平面鏡反射后的反射光線.

圖1

圖2

解析：本題有兩種作法：

第一種作法：通過(guò)平面鏡作出S的對(duì)稱點(diǎn)S′，連接S′和入射點(diǎn)A、B并延長(zhǎng)，A C、B D即為反射光線，如圖2所示.

第二種作法：先過(guò)入射點(diǎn)垂直鏡面作出法線，根據(jù)反射角等于入射角，在法線下側(cè)畫出反射光線，再將反射光線反向延長(zhǎng)相交于一點(diǎn)即為像點(diǎn).

點(diǎn)評(píng)：解答本題應(yīng)掌握以下知識(shí)點(diǎn)：反射光線、入射光線、法線在同一個(gè)平面內(nèi)，反射光線與入射光線分居法線兩側(cè)，反射角等于入射角.平面鏡成像的特點(diǎn)：像與物大小相等，連線與鏡面垂直，到平面鏡的距離相等，左右相反.

這道題的已知條件是知道點(diǎn)光源和兩條入射光線求作兩條反射光線.經(jīng)過(guò)變形：如果知道兩條反射光線，又如何作出點(diǎn)光源和兩條入射光線？

圖3

如圖3所示為光源S發(fā)出的光經(jīng)過(guò)平面鏡反射后的兩束反射光線，畫出光源S位置.

解析：本題有兩種作法：

第一種作法：根據(jù)反射光線反向延長(zhǎng)過(guò)像點(diǎn)，作出像點(diǎn)S′，再根據(jù)平面鏡成像的特點(diǎn)：像與物關(guān)于平面鏡對(duì)稱作出發(fā)光點(diǎn)S的位置，補(bǔ)畫出入射光線.如圖4所示.

第二種作法：根據(jù)光的反射定律：反射光線、入射光線、法線在同一個(gè)平面內(nèi)，反射光線與入射光線分居法線兩側(cè)，反射角等于入射角，作出兩條反射光線對(duì)應(yīng)的入射光線，兩條入射光線的交點(diǎn)即為發(fā)光點(diǎn)的位置.如圖5所示.

圖4

圖5

點(diǎn)評(píng)：本題用到了光的反射定律、反射光線反向延長(zhǎng)線過(guò)像點(diǎn)、像與物關(guān)于平面鏡對(duì)稱等知識(shí)點(diǎn).提供了兩種解題思路：先將反射光線反向延長(zhǎng)作像點(diǎn)后由平面鏡成像的對(duì)稱性作發(fā)光點(diǎn)，或先根據(jù)光的反射定律作出發(fā)光點(diǎn)，再根據(jù)平面鏡成像的對(duì)稱性作出像點(diǎn).

這道題的已知條件是知道兩條反射光線求作點(diǎn)光源和兩條入射光線.經(jīng)過(guò)變形：如果知道反射過(guò)程中的一條反射光線和一條入射光線，如何作點(diǎn)光源？

圖6

如圖6所示，是某同學(xué)作的光路圖，他只畫了一條入射光線和另一條反射光線，請(qǐng)你幫他找出發(fā)光點(diǎn)S和像點(diǎn)S′，并完成整個(gè)光路圖.

解析：過(guò)反射點(diǎn)作垂直于平面鏡的法線，根據(jù)反射角等于入射角畫出該反射光線的入射光線，與原來(lái)的入射光線相交點(diǎn)為發(fā)光點(diǎn)S，再找出S關(guān)于平面鏡對(duì)稱的點(diǎn)（即像點(diǎn)S′），并連接光源S與反射點(diǎn)完成光路.如圖7所示.

圖7

點(diǎn)評(píng)：本題利用了光的反射定律作圖，同時(shí)還考查了平面鏡成像的特點(diǎn).