初中物理光學作圖技巧探究

閆博

摘 要：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。

關鍵詞：初中物理;光學作圖;技巧

一、光學作圖的注意事項

初中物理教師在對學生進行光學作圖訓練時，要對學生嚴格要求把作圖的要領給學生講清楚。光學作圖是學生最早接觸的物理作圖，因此初中物理教師在教學時要培養學生良好的作圖習慣，為學生以后學習力學示意圖、杠桿示意圖、滑輪組、電路圖以及電磁現象圖奠定基礎。有許多學生感覺光學作圖很簡單，認為就是幾個點，幾條線。其實光學作圖中，點的位置、線的虛實以及線段的長短和方向的起止都非常講究。初中物理教師在讓學生進行光圖作圖時，首先要選擇合適的作圖工具，鉛筆、直尺和圓規的使用都有嚴格的要求，不能為了圖方便，隨便用手畫出來。因此物理教師在進行光學作圖的教學時，要注意規范的板書演示，給學生做好榜樣。

二、光學作圖中作圖技巧

（一）光的直線傳播

光只有在同種均勻的透明介質中才沿直線傳播。當光通過不均勻的透明介質時其傳播路徑不再是直線，當光遇到了不透明的介質時無法“通過”，所以就有了小孔成像、影子和視野范圍等現象（或問題）。例1：當月亮運動到太陽和地球之間，且三者在一條直線上時，月亮就會遮擋住部分射向地球的太陽光.如圖2所示，當地球處于月亮右側斜線表示的陰影部分時，在地球上就能觀察到日食現象，請畫出能觀察到日全食的區域，并用反方向斜線表示出來。

解析：從太陽上、下兩端向月亮上、下兩端再作兩條光線，并在兩條光線之間的區域畫上反方向斜線，標為A區，剩余斜線區域標為B區，如圖3所示。由圖可以看出：在A區域沒有任何太陽光照射到，所以地球上處于A區域的人會看到日全食;而在B區域，太陽光只被遮擋一部分，地球上在B區域的人看到的是日偏食。

（二）光的反射

當光傳播到兩種介質的分界面時，會發生反射并遵守光的反射定律。根據光的反射定律作圖，要遵守“三線共面，法線居中，兩角相等”的規律。例2：（2019.青島）自行車尾燈的反光原理如圖4所示，請完成反射光路，并標出第二次反射的反射角度數。

解析：首先過入射點0作垂直于反射面的法線（畫虛線）。由題意知入射角為60°，根據光的反射定律在法線的另一側作反射角為60°的反射光線，并交另一反射面于0點.再過O點作垂直于反射面的法線（畫虛線），此時的入射角為30°。過0點在法線的另一側作反射角為30°的反射光線，如圖5所示。

（三）平面鏡成像

平面鏡成像是光的反射應用中的一個典型例子，從幾何的角度來看，平面鏡成像的特點就是：像與物關于平面鏡是軸對稱的。利用平面鏡成像特點作圖的關鍵是正確畫出光源（物體）的對稱點（即像點），同時還要注意兩點：（1）平面鏡所成的像是光線的反向延長線會聚而成的，是虛像，所以在作圖時，虛像、光線的反向延長線、物與像的連線都要畫成虛線。（2）物與像的連線與反射面相交處要畫垂直符號。

（四）光的折射

當光從一種介質斜射人另一種介質時，會發生光的折射，在光的折射現象中有“三線共面”的特點，折射角和入射角的大小通常不相等，若一種介質為空氣，則通常是在空氣中的角大一些。例3：如圖6所示，一個玻璃三棱鏡的橫截面為等腰直角三角形ABC。一束紅光平行于BC邊從S點射入三棱鏡，經A B面折射后，又在BC面發生反射，然后恰好從P點折射后射出.請畫出這個傳播過程的光路圖。

解析：過S點作BC的垂線（畫虛線），并找出S點關于BC的對稱點S，連接SP（畫虛線）交BC于0點（反射點）。連接SO，即為第一次的折射光線（畫實線并標箭頭方向），連接OP，即為反射光線（也是P點的入射光線，畫實線并標箭頭方向）。過P點作AC的垂線（畫虛線），即法線，根據光的折射規律畫過P點的折射光線，此時折射角大于入射角，如圖7所示。注意：過P點折射后的折射光線平行于BC（你可以根據光的折射規律，通過幾何的方法證明一下）。

三、結束語

作圖題是中考的必考題型，而光學作圖題又是中考的重點，通常光學作圖容易出現以下錯誤：（1）光源（或光的傳播方向）不明確，標錯光線箭頭方向。（2）忘記標注光的傳播方向和垂足。（3）法線、光線的反向延長線、虛像、作圖輔助線等沒有畫成虛線。

參考文獻

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