内容正文:
核心素养提升(一)
(光学作图)
在日常生活中,我们接触到的一些民谚、俗语蕴含着丰富的光学知识,我们平时如果注意分析就可以在实际生活中深化知识、活化知识。
下面请同学们试着分析一下吧!
1. 摘不着的是镜中月,捞不着的是水中花。
2. 坐井观天,所见甚少。
3. 一滴水可见太阳,一件事可见精神。
探究1 认真观察下图,试着阐述一下形成这种现象的原因。
答案:光在均匀介质中沿直线传播,当光照射到人体、杯子等不透明的物体上时,就会被物体遮挡,在物体后面光照射不到的区域就形成了影子。
探究2 为了便于描述光的传播情况,怎样表示更为形象一些呢?
答案:在物理学中,通常用一条带有箭头的直线表示光的径迹和方向,并将这条带箭头的直线称为光线。许多光线在一起称为光束,如图所示。
探究3 画光路图来解释下列图片中的两个疑问。
答案:如图所示。
光现象作图
【类型一】 利用光的直线传播作图
1. 如图所示,小孔前有一物体AB,请画出AB经过小孔成像的光路图,并在光屏MN上标出AB所成的像。
第1题图
答案:如图所示。
【类型二】 利用光的反射规律作图
2. 如图所示,入射光线经平面镜反射后反射光线与镜面的夹角是30°。请根据光的反射定律画出入射光线,并标出入射角的度数。
第2题图
答案:如图所示。
3. 如图所示,利用平面镜使此时的太阳光射入隧道内,请通过作图画出平面镜并标出反射角的度数。
第3题图
答案:如图所示。
4. 如图所示的是一种称为“角反射器”的光学装置,有一束激光沿ab方向入射到平面镜S1上。试在图中作出激光经平面镜S1、S2反射后的光路(保留必要的作图痕迹)。
第4题图
答案:如图所示。
利用光的反射规律作图的方法
作图首先看法线,画法线时用虚线;平分夹角(入射光线和反射光线的夹角)是关键,光线方向要标全。
【类型三】 利用平面镜成像的特点作图
5. 有一工作间,人在B处要想看到外间A处的花盆,需要在某处安装一块平面镜。请把平面镜C画到合适的位置,并完成由B看到A的光路(只需在图中画出一条光的完整路径)。
第5题图
答案:如图所示。
6. 《猴子捞月》的故事同学们耳熟能详,如图所示,若猴子的眼睛用点A表示,空中的月亮用点B表示,请画出猴子看见水中月亮的光路图,保留必要的作图痕迹。
第6题图
答案:如图所示。
7. 如图所示,A′B′是物体AB在平面镜中所成的像,根据平面镜成像特点在图中画出平面镜,保留作图痕迹。
第7题图
答案:如图所示。
巧用“对称法”解答四种类型的平面镜作图题
(1)确定并画出虚像的位置:在物体上确定几个关键点,根据像、物关于镜面对称作出这几个关键点的对称点即为像点,连接这几个像点即为虚像。
(2)已知平面镜及两条反射光线,确定发光点:由平面镜成像的原理知,反射光线的反向延长线相交于像点S′,再根据平面镜成像的特点,像与物体关于平面镜对称,从而可确定发光点S的位置。
(3)已知平面镜、发光点及反射光线上某一点的位置,确定光路图。
(4)已知物体和像的位置,确定平面镜的位置并完成光路图:由于像与物体关于镜面对称,所以连接物体S与像点S′两点,并作出SS′的垂直平分线,即为平面镜的位置,反射光线与平面镜的交点即为入射点,然后根据光的反射定律作出入射光线。
【类型四】 利用光的折射规律作图
8. 水中的一条折射光线a的光路如图所示,请在下图中画出入射光线的大致位置和对应的反射光线。
第8题图
答案:如图所示。
9. 如图所示,在平静的湖面上方有一盏路灯,潜水员在水下E处看到了路灯的像。图中A、B两点,其中一点是路灯的发光点,另一点是路灯的像点。请你区分发光点、像点,在图中画出水下E处的潜水员看到路灯的光路图。
第9题图
答案:如图所示。
10. 如图所示,一束光射向一块玻璃砖,并穿过玻璃砖。画出这束光进入玻璃砖和离开玻璃砖后的光线(注意标出法线)。
第10题图
答案:如图所示。
利用光的折射规律作图的注意事项
(1)明确光的传播方向,即光是由空气斜射入其他介质还是由其他介质斜射入空气中。
(2)不论光由空气斜射入其他介质中还是光由其他介质斜射入空气中,空气中的角总是大角。
透镜作图
【类型一】 利用透镜对光的作用作图
11. 在图中画出与入射光线对应的折射光线。
第11题图
答案:如图所示。
12. 如图所示,凸透镜与水面平行,一侧的焦点恰好在水面上,水中一束入射光线射向凸透镜的焦点,请画出这束光线发生反射和折射后的光路图。
第12题图
答案:如图所示。
13. 如图所示,可以利用不同的光学元件来改变入射光线的传播方向,请在图中分别画出三种合适的光学元件。(只需要画出光学元件大致的位置,但须与光学规律相符)
第13题图
答案:如图所示。
【类型二】 利用凸透镜成像规律作图
14. 如图所示,请画出由烛焰上