解析光學中極易混淆的幾個問題

張明邦

一、光源與亮的物體

學生初學物理時，往往把光源和亮的物體混為一談，錯誤地認為亮的物體就是光源，究其原因是沒有真正理解光源的含義。我們把本身正在發光的物體叫光源，一些表面看上去很亮的物體如月亮、寶石、狼眼，正在放映電影的銀幕等，由于它們本身不發光，只是反射或折射光源發出的光，因此不論它們有多亮都不是光源。由此，有些學生又錯誤地得出：光源一定是亮的物體，而事實上亮的物體卻不一定是光源。根據電磁學知識，光源可分為可見光源和不可見光源，因此，光源也不一定是亮的物體，同理，亮的物體也不一定是光源。而要判定一個物體是否為光源僅用眼睛是不夠的，應當從其實質來判定它本身是否正在發光。

二、鏡面反射與漫反射

初二物理書中探討這兩種反射時是在做“平行光經平面鏡反射后的光路圖”的基礎上，通過學生的做圖和觀察，讓學生回答分別屬于什么類型的反射，而學生往往根據反射光線的特點，死記這兩種類型的反射，錯誤地認為反射光線不平行就為漫反射，究其原因是：牢記了物理現象的結果，而沒有理解產生這一結果的前提，教材上講述鏡面反射、漫反射時是以平行的入射光為前提。事實上，鏡面反射、漫反射的根本區別不是“反射光線”，而是粗糙的“反射面”對光的反射就是漫反射。

三、光的反射與折射現象

要區別這二種現象，關鍵是弄清兩者間的不同點，而反射現象與折射現象的不同點具體表現在二個方面：1.光反射時僅僅發生在兩種物質的分界面上，但光傳播方向肯定發生了改變;而光折射時，光雖然由一種物質進人了另一種物質，但光的傳播方向不一定發生改變（如光垂直進入另一種物質時，光的傳播方向就不發生改變）;2.光反射時，反射光線、入射光線雖然在法線兩側，但反射光線、入射光線在同一種物質中，因此光反射時，傳播速度是不變的;而光折射時，折射光線、入射光線不僅位于法線的兩側，且折射光線、入射光線在兩種物質中，因此，光折射時傳播速度是改變的。

四、透鏡與面鏡

記住這兩者的概念并不難，但做圖時怎樣防止“張冠李戴”是個難點，究其實質：透鏡關鍵在“透”字，“透”即“穿過、通過”的含義，而對于光線來講，即能從鏡子的一邊穿鏡而過到達鏡子的另一邊，發生的是光的折射現象，因此，透鏡的應用原理是光的折射現象。而面鏡關鍵在“面”字上，“面”即“表面”，光線射到面鏡上，在鏡子的表面被擋住，不能穿過，而返回到原來物質中，即發生光的反射現象，因此，面鏡的應用原理是光的反射現象。

五、像和影子

初二物理學在講述完平面鏡成像特點后，引出了“倒影”的概念，而有的同學由于對像、影的概念不清，因此錯誤地認為河邊樹木在水中的倒影就是樹木的影子，要使同學對像影概念有一清晰的印象，應重在引導學生區別像與影子，歸納起來像與影子有三個方面的區別：1.形成原理不同：影子是由于光傳播過程中遇到不透明的物體時，在物體后方光不能到達的區域形成的陰影，因此影子又叫幾何暗區，它是由于光直線傳播原理造成的;而像是指物體發出的光線通過光學器件反射或折射后形成的與原物相似的圖景，它的形成原理是光的反射或光的折射;2.感覺不同：眼睛觀察像時，感覺是亮的，而眼睛觀察影子時，感覺是暗的;3.變化情況不同：當外界光源位置變化時，像的性質大小不變，而影子的形狀大小會變化。

六、實像和虛像

初中物理教學大綱中，要求掌握的成像問題有兩種：一是平面鏡成像，二是凸透鏡成像，平面鏡成的像都為虛像，而凸透鏡成像有時為虛像，有時為實像，那么，實像與虛像的區別是什么？1.形成的原因不同：平面鏡所成虛像是反射光線的反向延長線會聚而成，而凸透鏡所成虛像則是折射光線的反向延長線會聚而成，凸透鏡所成實像則是實際光線會聚而成。由此可見，實像是實際光線會聚形成的，而虛像則是實際光線的反向延長線會聚而成;2.像的正立、倒立情況不同，由于虛線是實際光線反向延長線會聚而成，因此虛像都是正立的;而實像是實際光線會聚而成，實際光線相對于原入射光線上下發生了變化，因此實像都是倒立的;3.光屏對像的承接情況不同：由于虛像不是實際光線會聚而成，因而不能用光屏承接;而實像因為是實際光線會聚而成，因此可以用光屏承接。應注意的是，不論實像或虛像，雖然有三個方面的區別，但眼睛都是可以看到的。

七、平面鏡成像和凸透鏡成像

平面鏡和凸透鏡都能成像，它們有共同點，也有不同點。

相同點：平面鏡和凸透鏡作為光學元件都可成像，也都可成虛像。

不同點：1.成像原理不同，平面使是通過光的反射成像，而凸透鏡是通過光的折射成像;2.成像條件不同，物體在平面鏡前就能成像，而物體只有不在凸透鏡的焦點處才能成像;3.像的大小不同，平面鏡所成的虛像與物等大，而凸透鏡可以成放大、等大、縮小的像;4.像的虛實不同，平面鏡只能成虛像，而凸透鏡可以成虛像，也可以成實像;5.像的位置不同，平面鏡所成的像與物分居在平面鏡兩側，而凸透鏡成的像與物可以分居在凸透鏡兩側，也可以在同側;6.像距、物距關系不同，平面鏡成像的像距與物距相等，而凸透鏡成像因像距、物距關系不同而成不同的像。

八、會聚作用和發散作用

透鏡有凸透鏡和凹透鏡兩種。凸透鏡對光線有會聚作用，凹透鏡對光線有發散作用。在學習時，不少同學把凸透鏡對光線的會聚作用和凹透鏡對光線的發散作用相混淆，而導致解題錯誤。

（一）凸透鏡

凸透鏡對光線的會聚作用是指使平行光線變成會聚光線（其中平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后會聚在焦點），使會聚光線的會聚程度增大（提前會聚），發散程度減小。

（二）凹透鏡

凹透鏡對光線的發散作用是指它能使平行光線變成發散光線（其中平行于主光軸的光線經凹透鏡折射后，其發散光線的反向延長線相交于凹透鏡的虛焦點），使會聚光線的會聚程度減小（拖后會聚），使發散光線的發散程度增大。

初中生只有充分理解和區別以上各個物理概念，才能在解決有關光學問題時做到游刃有余，提高做題的準確率。

（責編 ?侯 芳）