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第四章 光的世界 光路作图 (一) 光的直线传播与光的反射作图 基本原理——光的直线传播 光在同种均匀介质中沿直线传播。 例1、如图所示,路灯下的地面有一根竖立的木桩,请作出木桩在 地面上的影子。 例2、如图所示,某人想站在某处通过墙壁上的观察孔 向外观察,请作出此人能观察到的范围。 范围 例3、室内一盏电灯通过木板隔壁上的两个小洞,透出两条细 小光束,如图所示,请根据这两条光束的方向确定室内 电灯的位置。 电灯 1、小华同学站在自己房间的某点,通过窗户刚好可以看见窗外的 一个路灯的顶端和底端,请你在图中用作图的方法确定小华眼 睛所在的位置。 路灯 眼睛 2、如图所示,天花板上的电灯下的一根木条在水平桌面上投下阴影, 请你作出木条在桌面上的阴影。 灯 木条 桌面 3、如图所示,蜡烛的烛焰通过小孔在光屏上成一个清晰的像,请用作图的方法作出蜡烛在光屏上的像。 孔 光屏 基本原理——光的反射及平面镜成像 光的反射定律:三线共面;两线分居;角相等。 平面镜成像:平面镜缩成的像是虚像, 像与物体的大小相等, 像到平面镜的距离和物体到平面镜的距离相等。 (像与物体关于平面镜对称) A B A' 例1、如图所示,一个人站在河岸边的B点,可以看到对面路灯A在水中 的倒影A',请作出路灯的光经过水面反射后进入人眼的光路。 (保留辅助线) A B A' 例2、如图所示,a、b是两条反射光线,他们是由平面镜MN前的一个点 光源S上两条光线经平面镜反射后产生的。请在图中作出点光源S 和对应的两条入射光线。 M N a b S' S 例3、如图所示,S是一个点光源,S'是它在平面镜中成的像,SA是 S发出的一条光线,请在图中画出平面镜的位置和SA经平面镜 反射后的光线。 S S' A 1、如图所示,一位顾客买鞋时在试鞋镜前试鞋,请你画出这位顾客通 过试鞋镜看到自己脚尖(A点)的光路。 试鞋镜 A A' 2、如图所示,人眼看见物体A在平面镜中的像A',请在图中确定物体A 的位置并画出入射光线。 A' A 3、如图所示,MN是一面放在眼前的平面镜,请你用作图的方法确定人 通过平面镜所能看见的景物的范围。 M N 范围 4、在汽车驾驶室内,驾驶员通过左右两侧后视镜观察时,有看不到的 区域(盲区),人或其他车辆应尽量避免进入盲区。如图,S为驾驶员 眼睛的位置,M、N为左侧后视镜左右两边界点,请作出反射光线NS的入 射光线,并标出BM到车左侧(虚线所示)之间的盲区。 B M N S 车左侧 盲区 5、如图所示,水平地面上有一障碍物,较大平面镜MN在某一高度水平 放置,试用作图法求出眼睛位于O点从平面镜中能看到的障碍物后 方地面的范围。 O O' 19 (二) 光的折射与凸透镜作图 基本原理——光的折射及凸透镜成像 光的折射定律:三线共面;两线分居;空气中的角度要大一些。 凸透镜成像:平行于主光轴的光过凸透镜后过焦点, 过光心的光传播方向不改变, 过焦点的光过凸透镜后平行于主光轴。 (三条特殊光线) 30。 空气 水 O F F M N 例1、一束光线从空气斜射向水面,在界面同时发生了反射和折射, 在图中已经画出了反射光线,请作出入射光线和折射光线的 大致位置。 30。 空气 水 O 例2、水中的一个灯泡发出的光线从水中斜射到空气中,如图的a、b是 人眼接收到的两条折射光线,请你作出人眼到所看到的灯泡的像 S'的准确位置和灯泡S的大致位置。 水 空气 a b S' S 例3、如图所示,O是半球形玻璃砖的球心,请画出光线AO从 点O射入玻璃砖到射出玻璃砖的完整光路。 O A 例4、如图所示,A、B两个凸透镜的主光轴在同一条直线上,A的右侧 焦点F1与B的左侧焦点F2重合。与主光轴平行的光线a射入凸透镜, 请画出光线a经过两个凸透镜折射的完整光路。 F1 F1 F2 F2 M N A B a 例5、如图所示,MN是凸透镜的主光轴,A为蜡烛,A'为蜡烛在光 屏上所成的像。根据凸透镜成像原理确定凸透镜的位置及其 焦点,并画出凸透镜,标出焦点。 A A' M N F 例6、如图所示,凸透镜的主光轴与水面重合,F是凸透镜的焦点,一束 平行于主光轴的光射向凸透镜,画出折射光线的大致传播方向。 空气 水 F F 1、如图所示,水槽底部有一点光源S,它发出的光能照亮水面 上部的光屏,请作出能达到光屏上A点的一条大致光路图。 A S 2、如图所示,S为水下的一个点光源,它发出的一束光线经水面反射和 折射后分别经过水面下的A点和水面上的B点,请根据题意画出光路。 S A B 空气 水 S' 3、老师用激光笔演示“探究光从空气中斜射入水中”的实验时, 一部分同学在教室天花板上看到一个光点A,同时也有一部分 同学看见盛水的玻璃缸底部也有一个光点B,如图所示(图中 光点B没有画出)。请画出形成光点A的光路图。 激光笔 A 水 天花板 4、如图所示,有一个光源放在凸透镜左边的交点处,它发出的光 有一束经过凸透镜后经过了右边的A点,画出这条光线的光路。 F A O 5、如图所示,OO'为凸透镜的主光轴,S'为点光源S经凸透镜成的像, SA为光源S发出的一条光线,请在图中适当的位置画出凸透镜,并 完成光线SA通过凸透镜的光路图。 S A S' 6、请在图中完成透镜的光路图。(F为透镜的焦点,P为二倍焦距出) P F F P 7、如图所示,容器中有某透明液体,底部平放一个平面镜MN,一束光 线从空气斜射入透明液体中,入射角为45︒。请画出光线射到液体 底部水平放置的平面镜上又发生反射,最后回到空气中的全部路。 45。 M N 透明液体 8、如图所示,一束光线经凸透镜折射后,射向位于凸透镜焦点处且与 凸透镜主光轴垂直的平面镜,请你在图中画出这束光线经凸透镜折 射和平面镜反射,最后又经凸透镜折射的全部光路。 F N M F 9、如图所示,一束光线经凸透镜折射后,射向水面,请你在图中画出: (1)射向凸透镜的入射光线;(2)水中的折射光线。 F F 知识小结 光在同种均匀介质中沿直线传播。 光的反射定律:三线共面;两线分居;角相等。 平面镜成像:平面镜缩成的像是虚像,像与物体的大小相等,像到平面镜的距 离和物体到平面镜的距离相等。(像与物体关于平面镜对称) 光的折射定律:三线共面;两线分居;空气中的角度要大一些。 凸透镜成像:平行于主光轴的光过凸透镜后过焦点,过光心的光传播方向不改 变,过焦点的光过凸透镜后平行于主光轴。(三条特殊光线) $