初中物理光学作图及其典型题
展开一、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，初中阶段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
