光現(xiàn)象作圖考點透視與突破

吳玉剛

光現(xiàn)象作圖能有效考查同學們靈活應用光現(xiàn)象概念和規(guī)律建構物理模型的科學思維能力，為提升同學們的作圖技能，下面通過考點歸類剖析，提煉解題技法，以期達到舉一反三、觸類旁通之功效。

一、光的反射定律作圖

1.命題角度：常考查的光的反射定律作圖題有兩類：（1）已知入射（或反射）光線畫出反射（或入射）光線；（2）已知入射光線和反射光線畫平面鏡。

2.作圖要點：（1）反射角、入射角都是相應光線與法線的夾角，且反射角等于入射角；（2）法線是入射光線和反射光線夾角的角平分線，且法線與鏡面垂直。

3.注意事項：（1）線的虛實要分明：實際光線畫實線，法線、光線的反向延長線畫虛線；（2）實際光線要標清箭頭指向；（3）角的大小要厘清：莫把入射光線與鏡面的夾角視作入射角；（4）法線與鏡面要標注垂直符號；（5）畫平面鏡時，務必用斜線標注背面涂層。

例1 （原創(chuàng)）如圖1所示，小聰同學利用平面鏡將一束與豎直方向成30°的太陽光經鏡面反射后，水平射出照亮洞中P點，請畫出平面鏡的位置，并標出反射角的度數(shù)。

分析：已知反射光線、入射光線的位置，反射光線和入射光線夾角的角平分線就是法線的位置。根據(jù)圖中標出的入射光線和水平面的夾角，易求出入射光線和反射光線的夾角。由光的反射定律知：反射角和入射角等大，由此求得反射角的度數(shù)。在標反射角的度數(shù)時要注意：反射角是反射光線和法線的夾角。

解析：連接OP，標清箭頭指向即為反射光線，根據(jù)反射角等于入射角，作反射光線和入射光線夾角的角平分線就是法線的位置，然后垂直于法線作出平面鏡。由圖知，反射光線和入射光線的夾角為：90° + 30° = 120°，則反射角 = 入射角 = 60°。如圖2所示。

作圖技法：反射光線和入射光線夾角的角平分線就是法線的位置，法線的垂線即為平面鏡的位置。

二、平面鏡成像特點作圖

1.命題角度：常考查的平面鏡成像特點作圖題有三類：（1）已知物體畫出平面鏡所成的虛像；（2）已知物、像位置關系畫平面鏡；（3）結合光的反射定律和虛像成因畫反射光路圖。

2.作圖要點：（1）物、像關于平面鏡對稱；（2）平面鏡是物點和像點所連線段的垂直平分線；（3）平面鏡成的是虛像，虛像是所有反射光線反向延長線的交點；（4）人眼看虛像原理：人眼逆著進入人眼的反射光線觀察，感覺所有的反射光線都來自于反射光線的反向延長線的交點，該點實際上并不存在，而是美麗的錯覺——虛像。

3.注意事項：（1）線的虛實要分明，即物體畫實線，虛像畫虛線；（2）反射光線的反向延長線及作圖痕跡的輔助線都畫成虛線；（3）像、物連線與鏡面垂直，且要標注垂直符號；（4）畫平面鏡時，務必用斜線標注背面涂層。

例2 （2022·湖南·婁底）如圖3甲中，牙醫(yī)借助平面鏡觀察牙齒的背面，請在圖3乙中畫出能反映此過程的光路圖。

分析：光在平面鏡發(fā)生鏡面反射，根據(jù)牙齒和在平面鏡中形成的像關于平面鏡對稱，可確定像的位置，連接像與人眼可確定入射點，同時得反射光線，進一步得出入射光線，即可完成光路。

解析：先作出牙齒A關于平面鏡的對稱點A′，即像的位置。連接像A′和人眼B與平面鏡交于O點，即為入射點。連接AO為入射光線，OB為反射光線，如圖3丙所示。

作圖技法：明確平面鏡成虛像的原理，明確進入眼睛的光線是反射光線。根據(jù)平面鏡成像特點可確定像點位置，連接像點和人眼的連線與鏡面的交點即為入射點，連接入射點和物體即為入射光線。

三、光的折射規(guī)律作圖

1.命題角度：常考查的光的折射規(guī)律作圖題有兩類：（1）已知入射（或折射）光線畫折射（或入射）光線；（2）結合折射成虛像原理和人眼看虛像原理畫折射光路圖。

2.作圖要點：（1）光從空氣斜射入其他透明介質，折射角小于入射角，反之，折射角大于入射角；（2）垂直入射，傳播方向不變，此時折射角等于入射角，都等于0°；（3）折射所成的虛像是所有折射光線反向延長線的交點；（4）人眼看虛像原理：人眼逆著進入人眼的折射光線觀察，感覺所有的折射光線都來自于折射光線的反向延長線的交點，該點實際上并不存在，而是美麗的錯覺——虛像。

3.注意事項：（1）線的虛實要分明，即實際光線畫實線，法線、光線的反向延長線畫虛線；（2）實際光線要標清箭頭指向；（3）角的大小要厘清，即無論光是由空氣斜射入其他透明介質，還是光由其他透明介質斜射入空氣中，空氣中的角總是大角。

例3 （2022·湖北·十堰）在“預防溺水”主題班會上，主持人小明用光路圖來解釋“水池變淺”的道理：池底A點射出的光線經過水面折射進入B點的人眼，C點是人眼看到的池底A點像的位置。請你在圖4中畫出入射光線、折射光線，并標出折射角r。

分析：池底A點射出的光線由水射入空氣，在水面發(fā)生折射，此時折射角大于入射角。因此，折射光線將遠離法線進入人眼，根據(jù)光的直線傳播原理，人眼會認為折射光線來自于所有折射光線的反向延長線的交點C，實際上交點C并不存在，因此它是A點的虛像，且虛像位于實際位置的上方。

解析：C點是人眼看到的池底A點的像的位置，連接CB，與水面的交點O為入射點，連接AO為入射光線，OB為折射光線，過O點作分界面的垂線即為法線，則OB與法線的夾角r為折射角，如圖5所示。

作圖技法：明確光的折射成虛像的原理，明確進入人眼的光線是折射光線。根據(jù)光的折射原理可確定像點位置，連接像點和眼睛的連線與兩種介質的分界面的交點即為入射點，連接入射點和物體即為入射光線。

（作者單位：山東省棗莊市第三十九中學）