光學作圖題歸類透視

1 光的反射

作圖要點：

(1)物、像關于平面鏡對稱；

(2)平面鏡是物點和像點連線的垂直平分線；

(3)反射角等于入射角，法線是反射光線和入射光線夾角的角平分線，且法線與鏡面垂直，平面鏡成像時，所有反射光線的反向延長線一定經過鏡后的像。

1.1 確定平面鏡和反射光線的位置

例1 如圖1所示，S′為點光源S在平面鏡MN中的像，SA為光源S發出的一條光線，請畫出平面鏡MN，并完成光線SA的光路。

分析 本題關鍵是根據平面鏡成像的對稱性，即像與物體的連線與平面鏡垂直，像與物體到鏡面的距離相等，連接SS′并作其中垂線就是平面鏡的位置(如圖2所示)，其它問題迎刃而解。

作圖方法：

(1)連接發光點s和像點s′；

(2)作SS′的垂直平分線，即為平面鏡的位置；

(3)連接S′A(A為入射光線與鏡面的交點即為入射點)，向前延伸作光線，則這條光線為入射光線SA的反射光線(如圖2所示)。

1.2 確定像、物的位置

例2 如圖3所示，平面鏡上方有一豎直擋板P，AB和CD是擋板左側點光源S發出的經平面鏡反射后的兩條光線，在AB和CD之間的區域內可以看到這一發光點S在平面鏡中的像S′，試在圖中找出擋板左側這個發光點的位置。

解析 反向延長AB和CD相交于S′，則S′就是這個發光點S的虛像。過S′點向平面鏡作垂線，垂足于O并延長至S，使OS等于S′O，由平面鏡成像的特點可知，S點就是所求發光點的位置(如圖4)。

2 光的折射規律

作圖要點：

(1)凸透鏡對光線有會聚作用；凹透鏡對光線有發散作用。

(2)光從空氣斜射入其它介質，折射角小于入射角；反之，則折射角大于入射角。

(3)三條特殊光線：光線通過凸透鏡時有三條特殊光線，第一條是從平行凸透鏡主軸射過來，則出射光線經過凸透鏡的另一側的焦點；第二條是經過凸透鏡焦點的光線射向凸透鏡后，出射光線將平行于主軸；第三條是經過光心的光線射向凸透鏡后仍沿原方向傳播。

2.1 根據折射規律作圖

例3 如圖5所示是上、下表面平行的玻璃磚，一束光從空氣斜射到玻璃磚的上表面，這束光從玻璃磚的下表面透射后的光路圖是怎樣的?

解析 光在上表面是從空氣斜射入玻璃，根據光的折射規律可知這時折射角Υ小于入射角i；同理，在下表面時，光是從玻璃斜射入空氣，由于上、下表面平行，因此，入射角等于Υ，根據光路可逆原理，這時折射角應等于i，所以透射光平行于入射光，并向左側移動了一段距離。光路圖如圖6所示。

2.2 根據特殊光線作圖

例4 圖7中S為點光源，S′為點光源的像，圖中所畫直線為凸透鏡主軸，作出凸透鏡及凸透鏡的焦點。

分析 先由第三條特殊光線定光心，再根據凸透鏡主軸概念、光心位置畫凸透鏡；然后運用第一條特殊光線，過S點作主軸平行線交凸透鏡于A點，連接S′A，交主軸于點F1，點F1即為凸透鏡的一個焦點；過S′作主軸平行線交凸透鏡主軸于B點，連SB交主軸于點F2，點F2為凸透鏡的另一焦點(如圖8所示)。

3 作圖注意事項：

(1)要借助工具作圖，作圖一定要規范

(2)是實際光線畫實線，不是實際光線畫虛線。

(3)光線要帶箭頭，光線與光線之間要連接好，不要斷開。

(4)作光的反射或折射光路圖時，應先在入射點作出法線(虛線)，然后根據反射角與入射角或折射角與入射角的關系作出光線。

“本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文”