初中物理光學(xué)作圖技巧探究

閆博

摘 要：初中物理光學(xué)作圖部分是光學(xué)知識的一個重點，也是一個難點。學(xué)生學(xué)好了光學(xué)作圖，對光學(xué)知識的掌握就會更透徹、更牢靠。而且通過作圖訓(xùn)練，不僅能培養(yǎng)學(xué)生基本的作圖技能，還能培養(yǎng)學(xué)生的思維能力、設(shè)計能力和創(chuàng)新意識。如何正確地做好光學(xué)作圖呢？下面我通過典型的例題，介紹一下初中物理基本的光學(xué)作圖類型。

關(guān)鍵詞：初中物理;光學(xué)作圖;技巧

一、光學(xué)作圖的注意事項

初中物理教師在對學(xué)生進(jìn)行光學(xué)作圖訓(xùn)練時，要對學(xué)生嚴(yán)格要求把作圖的要領(lǐng)給學(xué)生講清楚。光學(xué)作圖是學(xué)生最早接觸的物理作圖，因此初中物理教師在教學(xué)時要培養(yǎng)學(xué)生良好的作圖習(xí)慣，為學(xué)生以后學(xué)習(xí)力學(xué)示意圖、杠桿示意圖、滑輪組、電路圖以及電磁現(xiàn)象圖奠定基礎(chǔ)。有許多學(xué)生感覺光學(xué)作圖很簡單，認(rèn)為就是幾個點，幾條線。其實光學(xué)作圖中，點的位置、線的虛實以及線段的長短和方向的起止都非常講究。初中物理教師在讓學(xué)生進(jìn)行光圖作圖時，首先要選擇合適的作圖工具，鉛筆、直尺和圓規(guī)的使用都有嚴(yán)格的要求，不能為了圖方便，隨便用手畫出來。因此物理教師在進(jìn)行光學(xué)作圖的教學(xué)時，要注意規(guī)范的板書演示，給學(xué)生做好榜樣。

二、光學(xué)作圖中作圖技巧

（一）光的直線傳播

光只有在同種均勻的透明介質(zhì)中才沿直線傳播。當(dāng)光通過不均勻的透明介質(zhì)時其傳播路徑不再是直線，當(dāng)光遇到了不透明的介質(zhì)時無法“通過”，所以就有了小孔成像、影子和視野范圍等現(xiàn)象（或問題）。例1：當(dāng)月亮運動到太陽和地球之間，且三者在一條直線上時，月亮就會遮擋住部分射向地球的太陽光.如圖2所示，當(dāng)?shù)厍蛱幱谠铝劣覀?cè)斜線表示的陰影部分時，在地球上就能觀察到日食現(xiàn)象，請畫出能觀察到日全食的區(qū)域，并用反方向斜線表示出來。

解析：從太陽上、下兩端向月亮上、下兩端再作兩條光線，并在兩條光線之間的區(qū)域畫上反方向斜線，標(biāo)為A區(qū)，剩余斜線區(qū)域標(biāo)為B區(qū)，如圖3所示。由圖可以看出：在A區(qū)域沒有任何太陽光照射到，所以地球上處于A區(qū)域的人會看到日全食;而在B區(qū)域，太陽光只被遮擋一部分，地球上在B區(qū)域的人看到的是日偏食。

（二）光的反射

當(dāng)光傳播到兩種介質(zhì)的分界面時，會發(fā)生反射并遵守光的反射定律。根據(jù)光的反射定律作圖，要遵守“三線共面，法線居中，兩角相等”的規(guī)律。例2：（2019.青島）自行車尾燈的反光原理如圖4所示，請完成反射光路，并標(biāo)出第二次反射的反射角度數(shù)。

解析：首先過入射點0作垂直于反射面的法線（畫虛線）。由題意知入射角為60°，根據(jù)光的反射定律在法線的另一側(cè)作反射角為60°的反射光線，并交另一反射面于0點.再過O點作垂直于反射面的法線（畫虛線），此時的入射角為30°。過0點在法線的另一側(cè)作反射角為30°的反射光線，如圖5所示。

（三）平面鏡成像

平面鏡成像是光的反射應(yīng)用中的一個典型例子，從幾何的角度來看，平面鏡成像的特點就是：像與物關(guān)于平面鏡是軸對稱的。利用平面鏡成像特點作圖的關(guān)鍵是正確畫出光源（物體）的對稱點（即像點），同時還要注意兩點：（1）平面鏡所成的像是光線的反向延長線會聚而成的，是虛像，所以在作圖時，虛像、光線的反向延長線、物與像的連線都要畫成虛線。（2）物與像的連線與反射面相交處要畫垂直符號。

（四）光的折射

當(dāng)光從一種介質(zhì)斜射人另一種介質(zhì)時，會發(fā)生光的折射，在光的折射現(xiàn)象中有“三線共面”的特點，折射角和入射角的大小通常不相等，若一種介質(zhì)為空氣，則通常是在空氣中的角大一些。例3：如圖6所示，一個玻璃三棱鏡的橫截面為等腰直角三角形ABC。一束紅光平行于BC邊從S點射入三棱鏡，經(jīng)A B面折射后，又在BC面發(fā)生反射，然后恰好從P點折射后射出.請畫出這個傳播過程的光路圖。

解析：過S點作BC的垂線（畫虛線），并找出S點關(guān)于BC的對稱點S，連接SP（畫虛線）交BC于0點（反射點）。連接SO，即為第一次的折射光線（畫實線并標(biāo)箭頭方向），連接OP，即為反射光線（也是P點的入射光線，畫實線并標(biāo)箭頭方向）。過P點作AC的垂線（畫虛線），即法線，根據(jù)光的折射規(guī)律畫過P點的折射光線，此時折射角大于入射角，如圖7所示。注意：過P點折射后的折射光線平行于BC（你可以根據(jù)光的折射規(guī)律，通過幾何的方法證明一下）。

三、結(jié)束語

作圖題是中考的必考題型，而光學(xué)作圖題又是中考的重點，通常光學(xué)作圖容易出現(xiàn)以下錯誤：（1）光源（或光的傳播方向）不明確，標(biāo)錯光線箭頭方向。（2）忘記標(biāo)注光的傳播方向和垂足。（3）法線、光線的反向延長線、虛像、作圖輔助線等沒有畫成虛線。

參考文獻(xiàn)

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