内容正文:
专题04 光路图
考点1 小孔成像光路图
小孔成像的原理是光的直线传播,小孔成像的光路图相对来说比较简单,也容易理解和作出光路图。解答小孔成像的光路图相关试题的方法:先找到光源,根据光的直线传播原理画出由光源经过小孔到光屏的光线,并从光路图中得出小孔成像的规律。
1.小孔成像的光路图如下图所示
2.小孔成像的规律:当像距大于物距时,所成的像是倒立、放大的实像;当像距小于物距时,所成的像是倒立、缩小的实像;当像距等于物距时,成倒立、等大的实像。(像的大小与物距和像距有关)
3.小孔成像所成像的形状与光源的形状有关,与小孔的形状无关。
(2023·四川成都·一模)《墨经》有小孔成像的记录,物体的投影之所以会出现倒像,是因为光线沿直线传播,在针孔处,不同方向射来的光束互相交叉而形成倒影。图甲是小王同学做小孔成像实验的情景,在图乙中大致画出烛焰AB(烛焰可以抽象为带箭头的线段)通过纸杯的小孔在黑塑料膜虚线上所成的像,并标明两条光线的传播方向。
【提分笔记】小孔成像的原理是光的直线传播,找到光源,根据原理作出经过小孔的光线。
考点2 光的反射和平面镜成像光路图
辨别光的反射定律的光路图与光的折射规律的光路图,并且掌握反射定律光路图的作图方法是光路图重点考察内容。光的反射定律的光路图通过一点、两角、三线(两角的大小关系,三线的位置关系)来掌握,一般步骤:①确定入射点;②作法线;③由“反射角等于人射角”确定反射光线(或入射光线)的位置。
平面镜成像的作图主要需要掌握平面镜成像作图的方法,并且能判断给出的光路图的正误。作图的主要依据:平面镜成像的特点(等大、等距、垂直、虚像,即像与物体关于镜面对称)。作图一般步骤:①根据题意,已知物点确定像点,或者已知像点确定物点(像点是经镜面反射的光的反向延长线的交点),方法为作镜面的垂线,根据像与物垂直、等距找到像点或者物点;②作出入射光线和反射光线(辅助线和平面镜后的线都用虚线表示,虚像一定要用虚线画)。
1.区分光的反射定律的光路图与光的折射规律的光路图的方法:
(1)三线的位置不同,反射光线和入射光线在同种介质中,折射光线和入射光线在不同介质中。
(2)两角的大小不同,反射现象中反射角等于入射角,折射现象中“空气角大”
2.光现象作图注意事项:
(1)法线画虚线,与界面垂直,且要标注垂直符号。
(2)光线画实线加箭头,箭头方向表示传播方向(入射光线指向界面,反射光线和折射光线背离界面)。
(3)画平面镜时,一定要用短斜线标注出背面涂层。
(4)人眼看物体时,眼睛不是光源,光的传播路径为从物体指向人眼。
(2023·黑龙江大庆·中考真题)如图, A为暗室中的点光源, B为不透光薄板, B与上方水平放置的平面镜左边缘对齐,请画出B薄板右侧水平地面被光照亮的区域左右边界的光路图(只考虑直接经平面镜到达地面光线)。
【提分笔记】找到光源能照射到平面镜的区域,就能找到两条入射光线的入射点,反射光线一定在像点和入射点的连线上,就能确定两条反射光线。
考点3 光的折射和透镜光路图
光的折射规律的光路图主要是掌握光的折射作图方法,在解题时能够画出相应的折射光路图或者判断给出的光路图的正误。根据光的折射规律作图的一般步骤:①确定入射点;②作法线;③由“空气角大”确定折射光线(或入射光线)的大致位置。
透镜成像作图的主要类型有:
(1)已知入射光线和透镜画折射光线;
(2)已知折射光线和透镜画入射光线;
(3)已知入射光线和折射光线画透镜。
在解答此类试题时,首先在给出的光路图中找到入射光线、折射光线和透镜类型中的两个,再根据透镜对光线的作用规律和透镜的三条特殊光线画出另一个。其次根据点光源发出的多条光线经过透镜之后的折射光线的交点(反向延长线的交点),可以确定实像(虚像)的位置。牢记实际光线画实线,光的反向延长线画虚线,虚像一定要用虚线画。
1.光的折射规律中角的关系:①光在空气和水或玻璃等分界面发生折射时,空气中光与法线的夹角较大(简称“空气角大”);②光垂直界面入射时,光沿直线前进,传播方向不改变。③折射角随入射角的增大(减小)而增大(减小)。
2.透镜对光的作用规律:凸透镜对光有会聚作用,凹透镜对光有发散作用。
3.正确理解会聚和发散作用:会聚作用指的是光经过凸透镜之后折射光线相对入射光线更加靠近主光轴;发散作用指的是光经过凹透镜之后折射光线相对入射光线更加远离主光轴。
4.透镜的三条特殊光线作图
平行于主光轴
过焦点
过光心
凸透镜
平行于主光轴的光经凸透镜后,将会聚在焦点上。
过焦点的光,通过凸透镜后,平行于主光轴射出。
通过光心的光线,其传播方向不改变。
凹透镜
平行于主光轴的光经凹透镜折射后,反向延长线将交于异侧虚焦点上。
入射光线的延长线相交于虚焦点,通过凹透镜后,平