光学作图
重点、难点
作图题的不同考察方式
相关内容分析
作图题是物理试题中的一大题型。
八（上）我们学习的作图题包含：光的反射、光的折射、透镜对光线的作用、平面镜成像、串并联电路的电路图和实物图。
作图题的考察方式可以以选择、问题解决、填图、设计等多种形式进行考察。
（一）光的反射做图
把握要点：发生反射时，反射角等于入射角（两角相等）
例1. 一束光线射到平面镜上，与镜面的夹角是30°，则反射光线与入射光线的夹角是（）
A. 60°
B. 90°
C. 120°
D. 150°
分析：根据题意画出简单的光路图
由图可以分析入射角
i903060
∠=-=
r i60
则∠=∠=
i r120
反射光线和入射光线的夹角=∠+∠=
答案：C
拓展：
1. 一束光线射到平面镜上，与镜面夹角30°，将镜面沿顺时针方向旋转10°，则入射角的大小为________，反射光线与入射光线的夹角是________。
分析：首先仍需根据题意画出简单的电路图。
光线与镜面夹角是30°，有A、B两种情况：
A B
A中镜面沿顺时针方向旋转后，入射光线与镜面的夹角就成为20°，根据例1，就可以算出入射角大小为70°，反射光线与入射光线的夹角是140°。
B中镜面沿顺时针方向旋转后，入射光线与镜面夹角成为40°，根据例1，获得入射角50°，反射光线与入射光线夹角是100°。
答案：70°或50°140°或100°
2. 一束光线射到平面镜上，与平面镜夹角30°，入射光线沿顺时针方向旋转10°，则入射角大小_______，反射光线和入射光线夹角是________。
答案：50°或70°100°或140°
例2. 请你确定图中平面镜的位置
分析：图中明确了反射光线和入射光线，即明确了反射光线和入射光线的夹角。
由于
22
反射光线与入射光线的夹角=∠+∠=∠=∠
r i r i
所以，此夹角的角平分线恰好是法线所在位置。
确定法线之后，镜面即可确定下来。
答案：如图所示：
拓展：
1. 请你在黑箱中填入合适的镜面，并将光路补充完整
分析：将光线在箱内延长，并相交，就形成如例2的情况，依据例2的作图方法即可画出镜面位置，并补充完整的光路。
答案：如图所示：
2. 请你在黑箱中填入合适的镜面，并将光路补充完整
分析：当光线无法在箱内延长相交时，我们就应在箱内多画一条光线，使入射光线和最终的反射光线连接起来。
为了做图方便，所填加的这一条光线我们常采用水平光线或竖直光线。
即采用多次反射的方式使光路完整。
答案：如图所示：
（二）光的折射及透镜对光线的作用作图
光的折射把握要点：空气（密度小的物质）中的角度大
透镜对光线的作用作图把握要点：凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用。
例1. 图中能正确表示出光从玻璃射向空气中的光路是：
分析：发生折射时，空气中的角大。
当光从玻璃射向空气中时，折射角>入射角。
答案：B
拓展：
当光线射到玻璃和空气界面时，发生如图所示折射，则界面的左侧是________
分析：由图中可以看出∠r>∠i，界面右侧的角大，由于发生折射时空气中的角度大，所以界面左侧应是玻璃。
答案：玻璃
例2. 在图中填上合适的透镜
分析：图中表示一个透镜组合，前一个透镜使发散光线变成平行光，使光路变窄，因此是凸透镜，后一个透镜使平行光变成发散光线，使光路变宽，因此是凹透镜。
答案：如图所示：
拓展：
请在图中填入合适的透镜，并完成光路。
分析：题中发现入射光的光路变窄，并且光线的上下顺序发生颠倒，由此可以判定是两个凸透镜的组合。
答案：如图所示：
（三）平面镜成像做图
把握要点：平面镜成像的实质及平面镜成像的特点。
例1. 如图所示，S是一点光源，试作出反射光过点A的光线。
A
S
分析：首先S点是光源所在位置，可以依据平面镜成像特点确定S点的像S’点的位置，由于平面镜成像的实质是光的反射，因此A必定在反射光线上。
A与S’在一条直线上连接AS’，即可获得答案。
答案：如图所示：
拓展：
如图所示是由发光点S发出的光线经平面镜反射后的两条反射光线，请在图中确定发光点S的位置
分析：依据平面镜成像原理及成像特点。
首先反向延长两条光线交于S’点，S’即为S 的像点。
答案：如图所示：
（四）串并联电路
有关于串并联电路的作图通常与实验题相结合进行考察，此部分的内容在下节课中进行具体的复习和说明。
【模拟试题】（答题时间：20分钟）
1. 一束太阳光与水平面成60°角射入井中，要利用平面镜将阳光沿竖直方向照亮井底，平面镜与水平面的夹角应为_______。
2. 如图水平桌面上有一个小球向镜面滚去，要使平面镜中的像沿竖直方向下落，则镜面与桌面的夹角α＝______。
3. 潜在水中的人看岸上的物体比实际的物体升高了还是变矮了？作图说明。
4. 在图中S为一光源，要使它发出的光线经镜面反射后通过P点，试做出光路图。
S
P
5. 试在方框中填上合适的光学元件，并完成光路图。
【试题答案】
1. 75°
2. 45°
3. 变高了
4.
5.
注意：本题中光学元件的填加方式可以有多种，只要合理，不违背物理规律即可。