如何作光的反射光路圖

石弘

光的反射是初中光學(xué)的重要內(nèi)容.作光的反射光路圖是我們研究光的反射的基本方法.也是各級(jí)考試的必考內(nèi)容.怎樣作光的反射光路圖？它有哪些類型？有哪些注意事項(xiàng)呢？下面就談?wù)勅绾巫鞴獾姆瓷涔饴穲D.

根據(jù)初中物理學(xué)習(xí)的內(nèi)容.作光的反射光路圖主要有兩種方法。一是根據(jù)光的反射定律作光的反射光路圖.二是根據(jù)平面鏡成像規(guī)律作光的反射光路圖.

根據(jù)光的反射定律作光的反射光路圖

在光的反射現(xiàn)象中，反射光沿什么方向射出，由光的反射定律可以判斷.所以根據(jù)光的反射定律作光的反射光路圖也是考查同學(xué)們是否掌握光的反射定律的主要方法.光的反射定律的內(nèi)容為“反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi).反射光線、入射光線分居法線兩側(cè).反射角等于入射角”.同學(xué)們?cè)谧鲌D的時(shí)候主要應(yīng)用的是反射角等于入射角.這類作圖又可以分為兩類：

1.已知一線一角和鏡面.

解這類題目.首先是過入射點(diǎn)或反射點(diǎn)作出法線.然后再根據(jù)光的反射定律中反射角等于入射角來作光的反射光線或入射光線.如果已知的是入射光線或反射光線與鏡面的夾角，可以求出入射角或反射角的度數(shù).

例1 畫出如圖1所示的反射光線.并標(biāo)出反射角的大小.

解析：已知入射光線與鏡面的夾角為40°.則入射角為90°-40°=50°.過入射點(diǎn)作垂直于平面鏡的法線。然后根據(jù)反射角等于入射角作出反射光線.注意法線應(yīng)畫成虛線，光線不要漏掉箭頭或標(biāo)錯(cuò)箭頭的方向.

答案：如圖2.

例2 自行車的“尾燈”是由許多很小的角反射器組成的.角反射器其實(shí)就是兩個(gè)相互垂直的平面鏡.如圖3所示.請(qǐng)?jiān)趫D上準(zhǔn)確畫出所給入射光線經(jīng)兩平面鏡反射后的反射光線.

解析：本題已知入射光線及鏡面。先過垂直反射面處的入射點(diǎn)作出法線。再根據(jù)反射角等于入射角作出反射光線，反射光線到達(dá)水平反射面后再次反射，如果用量角器非常精確地畫出最終的反射光線，你會(huì)發(fā)現(xiàn)最終的反射光線與入射光線是平行的，但方向相反.這也是自行車尾燈設(shè)計(jì)的理由.所以在作這個(gè)圖的時(shí)候即使沒有量角器，不能精確畫出反射光線的方向。也一定要注意最終的反射光線與原入射光線是平行的.

答案：如圖4.

2.已知兩線及夾角.這里的兩線指的是入射光線和反射光線.

這類題目入射光線和反射光線的位置都已確定，主要是要畫出平面鏡的位置.具體的做法是：根據(jù)光的反射定律中反射角等于入射角，先作這個(gè)夾角的角平分線即為法線，再在入射點(diǎn)處作法線的垂線就是平面鏡.這類題往往用于利用平面鏡改變光的傳播方向的例子中.

例3 根據(jù)入射光線和反射光線.在圖5中畫出平面鏡的位置.

解析：根據(jù)光的反射定律知.反射角等于入射角.故反射光線與入射光線的夾角的平分線是法線的位置.再過入射點(diǎn)作出法線的垂線.就是平面鏡所在的位置.

答案：如圖6.

例4 如圖7所示.豎直向下照射的太陽(yáng)光經(jīng)平面鏡反射后.沿水平方向射入涵洞中.請(qǐng)?jiān)趫D中畫出平面鏡的位置.并完成光路圖.

解析：本題是利用平面鏡改變光的傳播方向的實(shí)例.題中入射光線的位置已確定.由于要求光線沿水平方向射入涵洞.所以反射光線的位置也已確定.可以先作出水平射向涵洞的反射光線：再作反射光線與入射光線夾角的平分線，這就是法線；再過入射點(diǎn)作法線的垂線.這就是平面鏡的鏡面位置.因?yàn)榉瓷涔饩€沿水平方向.所以反射光線與入射光線的夾角為90°.所以平面鏡與水平面的夾角為45°.

答案：光路圖如圖8所示.

根據(jù)平面鏡成像規(guī)律作光的反射光路圖

除了利用光的反射定律作光的反射光路圖以外.還有一類題就是利用平面鏡成像規(guī)律作光的反射光路圖.平面鏡成的虛像與鏡前物體以平面鏡為軸對(duì)稱.而反射光線的反向延長(zhǎng)線相交在像點(diǎn)。所以我們可以通過作物體的像點(diǎn)來確定反射光線的方向.

例5 如圖9所示.學(xué)校樓梯拐角的墻上裝有平面鏡.既方便同學(xué)們整理儀容。晚上又能利用光的反射對(duì)樓道進(jìn)行照明.請(qǐng)?jiān)趫D中準(zhǔn)確畫出燈S發(fā)出的光經(jīng)平面鏡反射后到達(dá)A點(diǎn)的光路圖.

解析：本題利用光的反射定律很難作出燈S發(fā)出的光經(jīng)平面鏡反射后的反射光線.因?yàn)椴恢廊肷潼c(diǎn)的位置.但根據(jù)平面鏡成像的原理.我們知道經(jīng)過A點(diǎn)的反射光線的反向延長(zhǎng)線經(jīng)過S點(diǎn)的像點(diǎn).所以只要把S點(diǎn)的像點(diǎn)S′找出來，然后連接AS′.即可找到入射點(diǎn)O，然后連接SO和OA.標(biāo)上箭頭就可以了.

答案：光路圖如圖10所示.

例6 如圖11所示.S′為點(diǎn)光源S在平面鏡MN中的像.SA為光源S發(fā)出的一條光線.請(qǐng)畫出平面鏡MN.并完成光線SA的光路.

解析：根據(jù)平面鏡成像的對(duì)稱性，先連接S、S′，由于S和S′以平面鏡為軸對(duì)稱.所以作SS′的垂直平分線就是平面鏡的位置。延長(zhǎng)SA，找到SA與平面鏡的交點(diǎn)即為入射點(diǎn).再根據(jù)反射光線的反向延長(zhǎng)線過S′.即可作出反射光線.

答案：光路圖如圖12所示.

通過上面的內(nèi)容.相信同學(xué)們已經(jīng)掌握了光的反射光路圖的作法.下面我們一起再練習(xí)幾道題。

學(xué)即用，練一練：

1.在圖13中畫出反射光線并標(biāo)出反射角.

2.小宇的媽媽喜歡在家中養(yǎng)花.為了使客廳里花盆中的花能茁壯成長(zhǎng).小宇想讓室外太陽(yáng)光照射到盆中花上的B處，如圖14.請(qǐng)你在圖中把光路補(bǔ)充完整。并過A點(diǎn)畫出放置的平面鏡.

3.如圖15所示是從某一點(diǎn)光源發(fā)出的光線經(jīng)平面鏡反射后的兩條光線。在圖上確定出點(diǎn)光源S的位置.

參考答案：略.

責(zé)任編輯 程哲endprint