解析光學(xué)中極易混淆的幾個問題

張明邦

一、光源與亮的物體

學(xué)生初學(xué)物理時，往往把光源和亮的物體混為一談，錯誤地認(rèn)為亮的物體就是光源，究其原因是沒有真正理解光源的含義。我們把本身正在發(fā)光的物體叫光源，一些表面看上去很亮的物體如月亮、寶石、狼眼，正在放映電影的銀幕等，由于它們本身不發(fā)光，只是反射或折射光源發(fā)出的光，因此不論它們有多亮都不是光源。由此，有些學(xué)生又錯誤地得出：光源一定是亮的物體，而事實上亮的物體卻不一定是光源。根據(jù)電磁學(xué)知識，光源可分為可見光源和不可見光源，因此，光源也不一定是亮的物體，同理，亮的物體也不一定是光源。而要判定一個物體是否為光源僅用眼睛是不夠的，應(yīng)當(dāng)從其實質(zhì)來判定它本身是否正在發(fā)光。

二、鏡面反射與漫反射

初二物理書中探討這兩種反射時是在做“平行光經(jīng)平面鏡反射后的光路圖”的基礎(chǔ)上，通過學(xué)生的做圖和觀察，讓學(xué)生回答分別屬于什么類型的反射，而學(xué)生往往根據(jù)反射光線的特點，死記這兩種類型的反射，錯誤地認(rèn)為反射光線不平行就為漫反射，究其原因是：牢記了物理現(xiàn)象的結(jié)果，而沒有理解產(chǎn)生這一結(jié)果的前提，教材上講述鏡面反射、漫反射時是以平行的入射光為前提。事實上，鏡面反射、漫反射的根本區(qū)別不是“反射光線”，而是粗糙的“反射面”對光的反射就是漫反射。

三、光的反射與折射現(xiàn)象

要區(qū)別這二種現(xiàn)象，關(guān)鍵是弄清兩者間的不同點，而反射現(xiàn)象與折射現(xiàn)象的不同點具體表現(xiàn)在二個方面：1.光反射時僅僅發(fā)生在兩種物質(zhì)的分界面上，但光傳播方向肯定發(fā)生了改變;而光折射時，光雖然由一種物質(zhì)進(jìn)人了另一種物質(zhì)，但光的傳播方向不一定發(fā)生改變（如光垂直進(jìn)入另一種物質(zhì)時，光的傳播方向就不發(fā)生改變）;2.光反射時，反射光線、入射光線雖然在法線兩側(cè)，但反射光線、入射光線在同一種物質(zhì)中，因此光反射時，傳播速度是不變的;而光折射時，折射光線、入射光線不僅位于法線的兩側(cè)，且折射光線、入射光線在兩種物質(zhì)中，因此，光折射時傳播速度是改變的。

四、透鏡與面鏡

記住這兩者的概念并不難，但做圖時怎樣防止“張冠李戴”是個難點，究其實質(zhì)：透鏡關(guān)鍵在“透”字，“透”即“穿過、通過”的含義，而對于光線來講，即能從鏡子的一邊穿鏡而過到達(dá)鏡子的另一邊，發(fā)生的是光的折射現(xiàn)象，因此，透鏡的應(yīng)用原理是光的折射現(xiàn)象。而面鏡關(guān)鍵在“面”字上，“面”即“表面”，光線射到面鏡上，在鏡子的表面被擋住，不能穿過，而返回到原來物質(zhì)中，即發(fā)生光的反射現(xiàn)象，因此，面鏡的應(yīng)用原理是光的反射現(xiàn)象。

五、像和影子

初二物理學(xué)在講述完平面鏡成像特點后，引出了“倒影”的概念，而有的同學(xué)由于對像、影的概念不清，因此錯誤地認(rèn)為河邊樹木在水中的倒影就是樹木的影子，要使同學(xué)對像影概念有一清晰的印象，應(yīng)重在引導(dǎo)學(xué)生區(qū)別像與影子，歸納起來像與影子有三個方面的區(qū)別：1.形成原理不同：影子是由于光傳播過程中遇到不透明的物體時，在物體后方光不能到達(dá)的區(qū)域形成的陰影，因此影子又叫幾何暗區(qū)，它是由于光直線傳播原理造成的;而像是指物體發(fā)出的光線通過光學(xué)器件反射或折射后形成的與原物相似的圖景，它的形成原理是光的反射或光的折射;2.感覺不同：眼睛觀察像時，感覺是亮的，而眼睛觀察影子時，感覺是暗的;3.變化情況不同：當(dāng)外界光源位置變化時，像的性質(zhì)大小不變，而影子的形狀大小會變化。

六、實像和虛像

初中物理教學(xué)大綱中，要求掌握的成像問題有兩種：一是平面鏡成像，二是凸透鏡成像，平面鏡成的像都為虛像，而凸透鏡成像有時為虛像，有時為實像，那么，實像與虛像的區(qū)別是什么？1.形成的原因不同：平面鏡所成虛像是反射光線的反向延長線會聚而成，而凸透鏡所成虛像則是折射光線的反向延長線會聚而成，凸透鏡所成實像則是實際光線會聚而成。由此可見，實像是實際光線會聚形成的，而虛像則是實際光線的反向延長線會聚而成;2.像的正立、倒立情況不同，由于虛線是實際光線反向延長線會聚而成，因此虛像都是正立的;而實像是實際光線會聚而成，實際光線相對于原入射光線上下發(fā)生了變化，因此實像都是倒立的;3.光屏對像的承接情況不同：由于虛像不是實際光線會聚而成，因而不能用光屏承接;而實像因為是實際光線會聚而成，因此可以用光屏承接。應(yīng)注意的是，不論實像或虛像，雖然有三個方面的區(qū)別，但眼睛都是可以看到的。

七、平面鏡成像和凸透鏡成像

平面鏡和凸透鏡都能成像，它們有共同點，也有不同點。

相同點：平面鏡和凸透鏡作為光學(xué)元件都可成像，也都可成虛像。

不同點：1.成像原理不同，平面使是通過光的反射成像，而凸透鏡是通過光的折射成像;2.成像條件不同，物體在平面鏡前就能成像，而物體只有不在凸透鏡的焦點處才能成像;3.像的大小不同，平面鏡所成的虛像與物等大，而凸透鏡可以成放大、等大、縮小的像;4.像的虛實不同，平面鏡只能成虛像，而凸透鏡可以成虛像，也可以成實像;5.像的位置不同，平面鏡所成的像與物分居在平面鏡兩側(cè)，而凸透鏡成的像與物可以分居在凸透鏡兩側(cè)，也可以在同側(cè);6.像距、物距關(guān)系不同，平面鏡成像的像距與物距相等，而凸透鏡成像因像距、物距關(guān)系不同而成不同的像。

八、會聚作用和發(fā)散作用

透鏡有凸透鏡和凹透鏡兩種。凸透鏡對光線有會聚作用，凹透鏡對光線有發(fā)散作用。在學(xué)習(xí)時，不少同學(xué)把凸透鏡對光線的會聚作用和凹透鏡對光線的發(fā)散作用相混淆，而導(dǎo)致解題錯誤。

（一）凸透鏡

凸透鏡對光線的會聚作用是指使平行光線變成會聚光線（其中平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后會聚在焦點），使會聚光線的會聚程度增大（提前會聚），發(fā)散程度減小。

（二）凹透鏡

凹透鏡對光線的發(fā)散作用是指它能使平行光線變成發(fā)散光線（其中平行于主光軸的光線經(jīng)凹透鏡折射后，其發(fā)散光線的反向延長線相交于凹透鏡的虛焦點），使會聚光線的會聚程度減小（拖后會聚），使發(fā)散光線的發(fā)散程度增大。

初中生只有充分理解和區(qū)別以上各個物理概念，才能在解決有關(guān)光學(xué)問題時做到游刃有余，提高做題的準(zhǔn)確率。

（責(zé)編 ?侯 芳）