初中物理光學作圖典例講解

王雙

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

一、光的直線傳播作圖

涉及知識：光在同種均勻介質中沿直線傳播。

例1.作出發光體AB在小孔后所成的像。

解析：選取發光體AB上的A、B兩個特殊點，分別作出從A點、B點發出的一條過了小孔的光線，則在小孔另一側光屏上可得到A、B兩點的像A'、B'，因小孔成像為實像，則用實線連接A'、B'，則A'B'就是AB的像。如圖1：

例2.作出蹲在井底A點的青蛙能看到的天空范圍。

解析：因為光沿直線傳播，天空中能射入井中A點的光，是以A點和兩側井口邊緣所連直線間的范圍。如圖2：

二、光的反射作圖

1.利用光的反射定律作圖

涉及知識：光反射時，反射光線、入射光線和法線在同一平面內，反射光線和入射光線分居法線的兩側，反射角等于入射角。

例1.已知入射光線AO，作出反射光線。

解析：以光的反射定律為依據，首先過入射點作出鏡面的垂線即法線（要求作成虛線），這樣就可找到入射角，然后以法線為一條邊，作一個跟入射角相等的角，則就找到了反射光線。如圖3：

（已知反射光線作入射光線的方法跟上面相同）

例2.已知反射光線和入射光線，確定平面鏡的位置。

解析：因為反射角等于入射角，則法線為反射光線和入射光線夾角的角平分線。可先作出角平分線，也就作出了法線，因為法線與鏡面相互垂直，則過O點作出法線的垂線就是平面鏡了。如圖4：

2.利用平面鏡成像作圖

涉及知識：利用平面鏡所成的虛像與物體相對于鏡面是對稱圖像來作圖。

例1.作出三角形ABC在平面鏡中所成的像。

解析：只需分別作出A、B、C三點在鏡中的對稱點A'、B'、C'，因平面鏡成像為虛像，所以用虛線分別將A'、B'、C'三點連接起來，則形成的三角形A'B'C'就是要找的像。如圖5：

例2.作出發光點S發出的一條經平面鏡反射后過A點的光線。

解析：先作出S點在平面鏡中的像點（對稱點）S'，然后用虛線連接S'和A點，S'A跟鏡面的交點就是反射點O，最后用實線把SO和OA用實線連接起來，打上箭頭表示出光的傳播方向即可。如圖6：

三、光的折射作圖

涉及知識：光的折射定律，初中主要考查光在空氣和其他透明物質（如水和玻璃）之間發生折射的大致情況。

例1.作出光線AO射入玻璃中的大致光路圖。

解析：這里主要考查學生掌握折射光線和入射光線分居法線兩側，光從空氣射入其他透明物質時折射角會小于入射角的知識。先過O點作出界面的垂線即法線，然后作一個小于入射角的折射角即可。如圖7：

例2.作出光線SO從水中射入空氣中的大致光路圖。

解析：還是先作出法線，因為光從其他透明物質射入空氣中時折射角大于入射角，然后作一個大于入射角的折射角即可。如圖8：

四、透鏡作圖

涉及知識主要是凸透鏡和凹透鏡對光線的折射規律。

1.凸透鏡作圖：掌握三條特殊光線：①平行于主光軸的光線，經凸透鏡折射后將過另一側焦點；②過焦點或從焦點發出的光線經凸透鏡折射后將平行于主光軸射出；③過了光心的光線傳播方向不變。

例1.分別作出對應三條光線的入射光線或折射光線的光路圖。

解析：以上面的三條特殊光線的作法為依據，分別確定每條光線歸屬于哪一類，就能正確作出光路圖了。如圖9：

2.凹透鏡作圖：也掌握三條特殊光線：①平行于主光軸的光線，經凹透鏡折射后將發散，發散的折射光線的反向延長線過虛點；②延長線過虛焦點的入射光線，經凹透鏡折射后將平行于主光軸射出；③過了光心的光線傳播方向不變。

例2.分別作出對應三條光線的入射光線或折射光線的光路圖。

解析：以上面的三條特殊光線的作法為依據，分別確定每條光線歸屬于哪一類，就能正確作出光路圖了。如圖10：

以上是初中光學中涉及的主要作圖種類和作圖方法。要注意的是光路圖中的實像和實際光線，必須作成實線，法線、輔助線、光的反向延長線、虛像必須作成虛線，線條有實有虛，注意區分清楚。只要掌握好基本的作圖要點和方法，不管題目怎么變，萬變不離其宗，根據作圖要點必然能作出正確的光路圖。

編輯 張珍珍