光学作图题解题技巧

光学作图题解题指导

一、常见画图规范

1、虚实线 “镜子前用实线。镜子后用虚线”这一说法不正确。

2、箭头： 在两端表示物体顶端或首段 在中间表示光线方向

有些图中为了区别不同光线，可以在同一条光线上画两个箭头

3、镜面：不反光面有斜线（与墙面、地面画法一样，题目中注意区别）

4、保留作图痕迹（如法线、垂线、延长线等辅助线、垂足标记、角的标记）

5、反射、折射类作图题都有辅助线。法线是重要的辅助线，但不是唯一的辅助线。

6、透镜符号图应该垂直于主光轴，在透镜符号图的内部不画光线。

7、主光轴应该用点划线，但简单处理时虚实线皆可，需要注意的是，实线有时是与

主光轴重合的光线。

8、画透镜图时透镜要垂直于主光轴，焦点也在主光轴上。

二、常用作图技巧

1、法线是反射光线与入射光线之间夹角的角平分线

平面镜的镜面是发光点与它的像点两点连线的中垂线

光源是所有入射光的起点或交点

例1、图1中反射光与水平面重合，请画出平面镜，并计算出它与水平面的夹角。 例2、如图2，S`是发光点S 在平面镜中的像，请画出平面镜的位置。

例3、如图3，两条反射光线是同一点光源发出的光经反射后形成的，试确定发光点的位置。

2、反射光线和折射光线都与入射光线分居在法线两侧，所以在法线两边，入射光线是单独出现的。

3、入射角变大时，反射角和折射角都变大，但镜面旋转θ角时，反射光将旋转2θ角。（入射光不动）

例4、图4中入射光不动，镜面旋转30°角时，反射光将旋转 角。画出镜面旋转前与旋转后的反射光

例5、如图5是一束光在空气与某种透明物质界面上发生反射和折射现象，图中_______为分界面；界面的_______边是空气；∠______为入射角；∠______为折射角。

实物 实线 实像 光线 法线

虚线 虚像

其他辅助线

60° S` S 图1 图2 图3 图4

图5

4、实像是反射光线（或折射光线）的交点，虚像是反射光线（或折射光线）的延长线的交点。所以每条反射光线（或折射光线）都可以直线连接像。

例6、如图6所示，电视遥控器对着天棚也能遥控电视机。图中从A 点发出的光经天棚MN 反射后射入电视机的接收窗口B ，试画出其光路图。

例7、如图7所示，小明站在游泳池边A 处，看到路灯B 在池水中的像与他看到的池中一条鱼在C 点重合，用光学作图法确定路灯B 的位置和鱼的大致位置。

例8、如图8所示，OO`为凸透镜的主光轴，S`为点光源S 经凸透镜成的像，SA 为光源S 发出的一条光线，请在图中适当的位置画出凸透镜，并完成光线SA 通过凸透镜的光路图。

例9、一种手电筒上所有的聚光小电珠如图9所示，其前端相当于一个玻璃制成的凸透镜，灯丝（可看作一个点光源）发出的光通过它出射时，出射光束（图中实线所示）比无此透镜时的光束（图中虚线所示）要窄，即它可减小光束的发散，有聚光功能。在这种小电珠中，灯丝应位于（ ）

A ．凸透镜的焦点以内。

B ．凸透镜的一倍焦距和两倍焦距之间。

C ．凸透镜的焦点处。

D ．凸透镜的两倍焦距处。

例10、如图10所示，光源S 发出的一条光线射向水中，在水面发生折射后，经过P 点。请你在图中大致作出入射光线和折射光线。（提示：把P 点看成眼睛，它看到S 的像在S 的上方）

例11、如图11所示是探究凸透镜成像规律实验时光屏上所得到的像。请你在图上大致画出其所对应的物体。

5、眼睛不动时，所看到的景物范围由入射光的范围确定，眼睛移动时，所看到的景物范围由反射光或折射光的范围确定。

例12、在图12中画出人通过平面镜所看的景物范围。

例13、在图13中画出通过平面镜看到物体A 时人眼的范围。

例14、坐井观天的青蛙在M 点看到了天空中多大范围? 请在图14上画出来。

图11 图8 图12 图13 图9 S P 水

图6 图7 图10 图14

A M 像

F 2F F 2F O · · · · ·

6、确定像的位置需要至少两条入射光，但如果物体的像位置已经确定，两端点每个点只要一条光线就可以研究倒正、大小等问题，比如照相机、投影仪、小孔成像等。可参看第12光心利用问题

例15、在图15中画出蜡烛火苗顶端通过透镜成的像，若透镜破了一小块，呈像是完整的吗？（提示：将三条特殊光线都画出来，然后遮住其中一条，像会怎样？）

例16、在图16中画出点A通过平面镜成像的光路图

例17、在图17中画出筷子最下的端点成像光路图

A

图15 图16 图17

7、光路可逆，利用它可以很方便解决透镜光路问题。

例18、在图18中完成下列各透镜的光路。

图18

8、黑盒问题处理步骤：

①黑盒内部与外部光线连接。（这个连接点就是入射点，它也是镜子上的一个点）

②确定镜子的性质：它是平面镜还是透镜（透镜可以透光，平面镜只能反光）

③根据光线特点画辅助点、线(推断法线、主光轴、焦点)

例19：如图19所示。请在方框内填补所需的光学元件，使其光路成立。

例20：实验中有时需要将一束粗平行光变成细平行光，这可以利用两块透镜的组合来解决，请在图20的方框中画出它们的不同组合方式，并分别写出两块透镜间的距离S跟两块透镜的焦距f1、f2的关系。

图19 图20

9、凸透镜对光线有会聚作用，凹透镜对光线有发散作用。这一规律适合于所有光线。 例21、在图21中填镜并完成光路（这是黑盒问题，可参照第8黑盒问题处理步骤）

10、填写透镜问题时主光轴和焦点的确定很关键。注意透镜要垂直于主光轴，焦点也在主光轴上 。（这是变形的黑盒问题，可参照第8黑盒问题处理步骤）

例22、如图22所示，AO 是入射光线，OB 是光通过凸透镜或凹透镜折射后的传播方向，试在图中的适当位置填上适当的光学元件，并画出主光轴的位置。 (至少三种方案)

11、日偏食与月偏食不同：它们形成的原理图如下。

例23、如图25，甲乙两图中的b 区域分别是日偏食与月偏食吗？

12、利用两次反射可以完成各种方向的改变，尤其适合一次反射不能解决问题时（类似潜望镜）。而通过透镜光心光线方向不变则可以研究倒正、大小等问题。如图27等。 例24、下列三个图中像的大小与物体大小具有什么关系？

例25、如图29，王博士请你帮他将阳光引到实验室并使阳光垂直射到实验台上，请画出一条光线的光路图，用箭头标出光线方向。而小明家某一卧室的结构如图30所示，由于室内很暗，当阳光从阳台射入时，请你想办法帮他将阳光引到室内，照亮书桌。 图24

图22

图23 图25 图29 图21 图26 图27 图28 阳台

书桌

图30