張信泳

摘 要：光學作圖問題是近幾年的中考物理常見題型，同時，它也是反映學生對光學知識理解和掌握程度一種訓練方式。因此，在這部分教學中，教師有必要針對平面鏡成像、光的反射、光的折射、凸透鏡成像等作圖問題，對學生進行系統(tǒng)化地訓練。

關鍵詞：初中；物理；光學；作圖

初中八年級將要學習《多彩的光》，這是學生初次接觸光學知識，也是第一次接觸物理作圖。光學作圖，既可以反映學生對光學知識的理解和掌握程度，提高學生對光學知識的理解和應用能力，更有助于提高學生物理作圖的能力。因此，我們有必要，在這一章的學習將要結束時，針對光學作圖問題對學生進行訓練。

在訓練之初，也是在學生剛開始接觸物理作圖的時候，我們首先要對學生進行嚴格要求，講清楚作圖要領。光學作圖，是學生最早接觸的物理作圖問題。若能在這個時候養(yǎng)成好的作圖習慣，對學生以后畫力的示意圖、杠桿示意圖、滑輪組、電路圖、電磁現(xiàn)象圖等都將有很大的幫助。很多學生會覺得簡單，無非就是幾個點、幾條線罷了。其實，光學作圖時，點的位置、線的虛實、線段的長短及方向的起止都很有講究。正所謂，工欲善其事必先利其器，選擇合適的作圖工具也很重要，鉛筆、直尺和圓規(guī)的規(guī)范使用一定要嚴格要求，切不可圖個方便，隨手而畫。在這里，教師更要注意規(guī)范的板書演示，給學生做好榜樣。

光學作圖問題可分為反射、折射和凸透鏡成像三大類，不管是哪種作圖問題，首先都要熟練掌握好光在各種情況下的傳播規(guī)律。下面，我就談一談怎樣結合習題訓練學生的光學作圖技巧。

一、光的反射作圖

光的反射規(guī)律是：反射光線與入射光線和法線在同一平面內(nèi)；反射光線與入射光線分居法線兩側，；反射角等于入射角，通常情況下，法線的確定是解題的關鍵。在教學中，我選擇了以下類型題：

1.已知入射光線（或反射光線），畫出反射光線（或入射光線）

解題技巧：這類題比較簡單，解題順序是先畫“法線”，確認入射角或反射角，再畫出另一條線。（如圖1）

2.已知入射光線和反射光線，確認平面鏡位置

解題技巧：先找出入射光線和反射光線的夾角的角平分線，即“法線”。然后過入射點作法線的垂線，即平面鏡的所在位置。

例1：如圖2所示，用一平面鏡將與水平方向成30°角的陽光反射進井底。在圖中畫出平面鏡的位置。

解析：解這道題需要畫出法線。那么首先依據(jù)題意畫出反射光線1，然后畫出入射光線和反射光線夾角的角平分線2，也就是法線。最后，作垂直于法線2的平面鏡3。見圖3。

3.已知光源和反射光線經(jīng)過點，畫出光的傳播途徑

解題技巧：根據(jù)平面鏡的成像原理，反射光線的反向延伸線必經(jīng)過虛像點。

例2：圖4中，S是點光源，下方有一平面鏡，若反射光線過P點。請畫出光路圖。

解析：由于此題無法確定入射點，因而直接畫出光路圖有一定的困難?？上韧ㄟ^平面鏡成像特點確定像點，再根據(jù)平面鏡成像原理作圖。見圖5。

二、光的折射作圖

光的折射規(guī)律是：折射光線與反射光線和法線在同一平面內(nèi)；折射光線與入射光線分居法線兩側；光從空氣斜射入水或玻璃，折射角小于入射角；光從水或玻璃斜射入空氣，折射角大于入射角；光垂直入射時，傳播方向不變。在教學中，我選擇了以下類型題：

1.已知入射光線（或反射光線），畫出折射光線

例3：如圖6甲所示，有一束由空氣射入水中的光，請畫出反射光線和折射光線。

解析：“法線”還是解題的關鍵，作出“法線”以后，依據(jù)折射規(guī)律，確認折射角并畫出折射光線。如圖6中乙。

2.已知眼睛和觀察對象位置，畫出光的傳播路徑

解題技巧：折射現(xiàn)象中，無論光從哪種介質中射入，總是在空氣這一側的角大，又稱“斜角空氣大”。

例4：如圖7所示，潛水員的眼睛在水下A處。B點有條小魚，C點有只小鳥。請作出潛水員觀察小鳥和魚的光路圖。

解析：潛水員在水下看到了鳥和魚，實質是因為B、C兩點有光線傳到A點。由于A、B兩點同處于水中，光沿直線傳播；光從C處傳播到A處，是光的折射，可按照“斜角空氣大”的規(guī)律作圖。得到圖8。

三、凸透鏡、凹透鏡對特殊光線的作用

透鏡對光線的影響作用是：平行于凸透鏡主光軸的光線經(jīng)折射后過焦點；過焦點的光線經(jīng)凸透鏡折射后平行于主光軸。平行于凹透鏡主光軸的光線經(jīng)折射后反向延長線過焦點；延長線過焦點的光線經(jīng)凹透鏡折射后平行于主光軸。凸透鏡和凹透鏡，過光心的光線傳播方向不改變。有一順口溜，可以快速記憶這一規(guī)律：

不過很多試題中出現(xiàn)的卻不是上述三種光線。當遇到特殊光線的時候，就要根據(jù)光線穿經(jīng)過透鏡所成的像點來突破了，如下面幾道例題：

例5：在圖11中畫出折射光線。

解析：這是一條特殊光線，無法運用規(guī)律直接作圖。這時候，就需要利用像點來解決問題。先在光線ab上找一點S，假設S為光源，作兩條光線。一條光線與主光軸平行，過凸透鏡后必過焦點，另一條光線通過光心，傳播方向保持不變。那么，兩條折射光線的交點就是S的像點S。既然光線ab相當于S發(fā)出的一條光線，那么，其經(jīng)過凸透鏡后必過像點S，見圖12。

例6：在圖13中通過作圖確定凸透鏡的焦點位置。

解析：通常情況下，題目中都是明確焦點位置的。而這道題，卻要求通過作圖確定焦點位置。做法仍然是先在入射光線上取一點，假設其為光源S，然后做一條過光心的光線，這條光線與題中折射光線的交點就是S的像點S。再做一條光線與主光軸平行，過透鏡后必經(jīng)過焦點和像點S。這樣就得到了折射光線和主光軸的交點，就是焦點F。如圖14。

例7：如圖15中甲所示，設OO是凸透鏡的主光軸，S和S分別為點光源和像點，SA為點光源發(fā)出的一條光線。請在圖中適當?shù)奈恢卯嫵鐾雇哥R，和SA過凸透鏡的光路圖。

解析：SA是一條特殊光線，由其直接畫出光路很困難。這時，就要換個思路，從凸透鏡所成的像來尋找突破口，連接S、S兩點，與主光軸的交點就是凸透鏡的光心。由于“凸透鏡的像是由折射光線形成的”，所以，光線SA過凸透鏡后的折射光線必過S，由此畫出SA過凸透鏡的光路圖。如圖15中的乙。

這三道例題，一個要求畫出折射光線，一個要求畫出焦點，另一個要求畫出凸透鏡的位置。盡管問題各不相同，但是解題的關鍵點，都是根據(jù)透鏡成像規(guī)律找到像點來解題的，這一點要提醒學生在解題中注意。

總之，萬變不離其宗。雖然光學作圖題目千變?nèi)f化，但光的傳播過程始終是遵循光的直線傳播、光的折射、光的反射規(guī)律的。我們要在教學中提醒學生認識到這一點，不要被五花八門的問題所迷惑，守住光學作圖的根本規(guī)律，把握好作圖策略，一定可以在作圖題中“游刃有余”。

參考文獻：

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