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【引用】【典型试题】光学作图及典型题  

2011-11-30 09:58:37|  分类: 光学 |  标签: |举报 |字号 订阅

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光学作图及典型题

一、成像知识回顾

1.成像的主要原因

a.光的直线传播,如小孔成像;

b.光的反射,如平面镜成像;

c.光的折射,如水中的折射成像、透镜成像等。

2.成像的性质

像的性质主要有:虚与实、倒与正、放大与缩小或等大。

实像是由物体发出的光经过光学器件会聚形成的,不仅能用眼睛看见,还能用光屏接收并保存下来;虚像是物体发出的光经反射或折射后反向延长相交而成的,不能用光屏接收。"倒与正"、"放大、缩小或等大"都是物体所成的像相对物体而言的。

3.像的动态变化

当物体相对光学器件运动时,所成的像的大小、像离光学器件的距离都有相应的改变,初中阶级主要考查平面镜与凸透镜成像的动态变化,其中凸透镜成像的规律可以整理成口诀:一倍焦距分虚实,二倍焦距分大小;物像同侧虚像正,物像异侧实像倒;物近像远像变大,物远则像近像小,像距物距唱反调。即:物体离凸透镜的距离大于一倍焦距时成实像,小于一倍焦距时成虚像;虚像相对于物体是正立的,且和物体在透镜的同侧;实像相对于物体是倒立的,且和物体在透镜的异侧;物体向焦点运动,所成的像变大,物距变大像距变小,物距变小像距变大。

二、作图要点

1.光的反射作图要点:

a.物、像关于平面镜对称;

b.平面镜是物点和像点连线的垂直平分线;

c.反射角等于入射角,法线是反射光线和入射光线夹角的角平分线,且法线与镜面垂直,平面镜成像时,所有反射光线的反向延长线一定经过镜后的像。

2.光的折射作图要点:

a.凸透镜对光起会聚作用,有三条特殊光线。凹透镜对光起发散作用,有三条特殊光线。

b.当光从空气斜射入玻璃或水等其它介质时,折射角小于入射角;反之则折射角大于入射角。

    

3.作图注意事项:

(1)要借助工具作图,作图一定要规范。

(2)是实际光线画实线,不是实际光线画虚线。

(3)光线要带箭头,光线与光线之间要连接好,不要断开。

(4)作光的反射或折射光路图时,应先在入射点作出法线(虚线),然后根据反射角与入射角或折射角与入射角的关系作出光线。

三、热点问题分类精析

1.平面镜成像问题

例1 如图1所示,S'为点光源S在平面镜MN中的像,SA为光源S发出的一条光线,请画出平面镜MN,并完成光线SA的光路。

图 1

精析:本题关键是根据平面镜成像的对称性,即像与物体的连线与平面镜垂直,像与物体到镜面的距离相等,连接SS'并作其中垂线就是平面镜的位置(如图2所示),其它问题迎刃而解。答案如图2所示。

图 2

2.凸透镜成像问题

例2 放映幻灯片时,在屏幕上得到的是幻灯片上景物的( )

A.正立、放大的虚像;

B.正立、放大的实像;

C.倒立、放大的虚像;

D.倒立、放大的实像。

精析:"正立"与"倒立"是相对的,是相对一定参照物而言的。放映幻灯片时,大家在屏幕看到的确实是"正立"的像,这里说的"正立"是以日常生活中处于常态的景物为参照物而言的,而光学中说的"倒立"与"正立"是以物为参照物而言的。像与物同向为"正立";像与物反向为"倒立"。放映幻灯片时,幻灯片是倒(以常规景物为参照物)插在幻灯机的光源与镜头之间的,屏幕上的像相对于幻灯片上的图而言是"倒立"的。实像是由实际光线组成,否则为虚像。幻灯机屏幕确有光线会聚,故是实像。正确答案为应为D。

3.动态的成像问题

例3 一平面镜与水平桌面成45°角,一小球以1m/s的速度沿桌面向平面镜匀速滚去(如图3所示),则小球在平面镜里的像( )


图 3

A.以1m/s的速度做竖直向上运动;

B.以1m/s的速度做竖直向下运动;

C.以2m/s的速度做竖直向上运动;

D.以2m/s的速度做竖直向下运动。

精析:解题关键是判断小球在平面镜中的像是怎样运动的。如图4所示,设小球从桌面A滚动到B,根据平面镜成像特点,分别作出小球在平面镜中的像A'和B',可以知道A'和B'位于竖直方向,且有A'B'=AB。所以小球在镜中的像以1m/s的速度做竖直向下的运动,选B。

图4

四、典型题练习

1.作出下列各图的入射光线(或反射光线、镜面、折射光线)并标出入射角、反射角或折射角。

2.根据平面镜成像特点画出镜中的像(或镜前的物体)。

3.利用光的反射定律作出点。

4.有一束光通过A点射到镜面,反射后过光源S的成像光路图B点,请画出入射光线和反射光线。

5.完成下列各透镜的光路。

6.在下图方框中填入适当的透镜,并完成光路。

7.下面两图都是时钟在平面镜中成的像,它们的实际时间是甲:________;乙:________。 


  甲           乙

8.如图是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;∠________为反射角;∠________为折射角。

9.一物体沿凸透镜的主光轴移动,当物距为30厘米时,在凸透镜另一侧的光屏上得到一个放大的实像,当物体移至物距为15厘米时,它的像一定是( )

A.放大实像

B.缩小的实像

C.放大的虚像

D.缩小的虚像

10.某同学做"研究凸透镜成像规律"实验时,所给的有下面不同焦距的四块凸透镜,实验中,光屏移到离凸透镜16厘米处,得到烛焰倒立、放大的像,这块凸透镜的焦距可能是( )

A.f=4厘米

B.f=8厘米

C.f=12厘米

D.f=16厘米

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