内容正文:
专题特训 与透镜相关的作图题
类型一 透镜的三条特殊光线
1. (2022·扬州高邮期末)如图所示,请画出物体S发出的光经透镜折射后的折射光线。
(P点为二倍焦距处)
如图所示
[解析]平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点;过二倍焦距处的入射光线经凸透镜折射后一定过另一侧的二倍焦距处,据此完成光路图。
2. (2022·黔东南)如图所示,请分别画出AB的入射光线和CO的折射光线。
如图所示
[解析]过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变;延长线过另一侧虚焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴,由此画出对应的入射光线。
类型二 根据凸透镜成像规律作图
3. (2021·无锡)图中物体AB在凸透镜的二倍焦距以外,请画出AB经凸透镜所成像A'B'
的大致位置。
如图所示
[解析]根据平行于主光轴的光线经凸透镜折射后过焦点、通过光心的光线传播方向不变,画出从A点发出的平行于主光轴和通过光心的光线的折射光线,折射光线的交点A'即为A点的像,然后垂直于主光轴画出像A'B'。
4. 如图所示,P是物体的像的位置,O是透镜光心的位置,请在图中O位置画出所需要的透
镜并完成光路图。
如图所示
[解析]像和物在透镜的两侧,故是凸透镜成实像的情况,O是凸透镜光心的位置;从烛焰的端点S发出的平行于主光轴的光线,经凸透镜折射后过右侧焦点F和烛焰像的端点S';通过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不变,即S、O、S'在一条直线上。
5. (2022·鄂尔多斯)如图所示,MN为透镜主光轴,S'是光源S通过透镜所成的像,请在图
中画出透镜位置和种类,并确定透镜右侧焦点F的位置。
如图所示
[解析]像和物在凸透镜主光轴的两侧,故是凸透镜成实像的情况;连接物和像的端点S、S'连线与主光轴交于O点,O点为凸透镜的光心,过O点作出凸透镜;从S点平行于主光轴作一条入射光线折射后过S'点,与主光轴的交点为焦点F。
6. 如图所示,S是发光点,S'是某同学做实验时透过凸透镜看到的发光点S的像。试在图
中画出凸透镜的位置,并标出其右侧的焦点F。(保留作图痕迹)
如图所示
[解析]根据“透过凸透镜看到的发光点S的像”可知,凸透镜成正立、放大的虚像,像和物在凸透镜同侧,因此连接物、像的端点S、S'与主光轴交于O点,则O点为凸透镜的光心,过O点垂直于主光轴作出凸透镜;从S点平行于主光轴作一条入射光线,其折射光线的反向延长线过S',与主光轴的交点为焦点F。
类型三 光学综合作图
7. 如图所示,水面上方有一发光点S,它发出一束光经水面折射后射向水中的凸透镜,AB
为其经凸透镜折射后平行于主光轴射出的光线,请画出:
(1) 点光源S在水中所成的像S'。
(2) 光经过空气和水射向凸透镜的光路图。
如图所示
[解析](1) 水面相当于平面镜,根据像与物关于平面镜对称,先由S点向水面作垂线,并延长至S',且S和S'到水面的距离相等,S'即为S的像。(2) 由题知,经凸透镜的折射光线平行于主光轴,所以射向凸透镜的入射光线过焦点F,由此作出入射光线,即S点射向水面后的折射光线,该光线与水面的交点为入射点O,连接SO即为射向水面的入射光线。
8. 请在图中方框内填入适当的面镜或透镜并补全光路图。
如图所示
[解析]两条光线的传播方向都改变,平面镜可以改变光的传播方向,故左边方框内是平面镜,与水平面成45°放置。两条光线发生了交叉,即光发生了会聚,故中间方框内是凸透镜。光线经右边方框后又会聚,故右边方框内为凸透镜。
$$