口訣法巧解透鏡作圖題

張旭

透鏡作圖是光學的難點，同學們常常混淆三條特殊光線的傳播特點，若利用“口訣法”則可巧解，迅速提高解題效率。下面結合中考常考問題歸類剖析。

考點一：根據(jù)三條特殊光路完善光路圖

熟記透鏡對三條特殊光線的傳播特點是解題關鍵。如圖是標注序號①、②、③的三條特殊光線分別經(jīng)過凸透鏡（圖1）和凹透鏡（圖2）折射后的傳播路徑。

根據(jù)以上光路圖可歸納透鏡對三條特殊光線的傳播特點為：（1）過透鏡光心的入射光線經(jīng)透鏡折射后傳播方向不變;（2）平行于主光軸的入射光線經(jīng)凸透鏡折射后過焦點（凹透鏡的折射光線反向延長過同側(cè)虛焦點）;（3）過凸透鏡焦點（正向延長過凹透鏡異側(cè)虛焦點）的入射光線經(jīng)透鏡折射后平行于主光軸射出。在第二點的基礎上利用光路的可逆性即可識記第三點。

例1（2020·廣東）請畫出圖3中入射光線經(jīng)凸透鏡后的折射光線。

解析：平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后將過焦點。過透鏡光心的光線經(jīng)凸透鏡折射后傳播方向不改變。

答案：如圖4所示

例2（2020·四川·自貢）請在圖5中畫出光線經(jīng)過凹透鏡后的光路圖。（F為焦點）

解析：由圖可知，上面的入射光線平行凹透鏡的主光軸，則折射光線反向延長線通過焦點;下面的入射光線經(jīng)過焦點，則折射光線平行于主光軸。

答案：如圖6所示

小結：解決此類題的方法可簡記為如下口訣：（1）過心入射折不偏——入射光線過光心傳播方向不變;（2）平軸入射折過焦——平行于主光軸的光線經(jīng)透鏡折射后折射光線過焦點;（3）過焦入射折平軸——入射光線經(jīng)透鏡折射后平行于主光軸。

考點二：根據(jù)透鏡對光的作用填透鏡類型

理解透鏡的“會聚”與“發(fā)散”的真正內(nèi)涵是解決此類問題的關鍵。凸透鏡對光線有會聚作用是指光線通過凸透鏡折射后，折射光線比原來的入射光線沿原方向傳播更靠近主光軸，使它的光束變窄（如圖7）。凹透鏡對光線有發(fā)散作用是指光線通過凹透鏡折射后，折射光線比原來的入射光線沿原方向傳播更遠離主光軸，使經(jīng)過它的光束變寬（如圖8）。

例3（2020·湖南·岳陽）如圖9所示，根據(jù)入射光線和出射光線，在如圖的方框中畫出適當?shù)耐哥R。

解析：如圖10所示，延長入射光線發(fā)現(xiàn)折射光束相對于入射光束更靠近主光軸，即折射光束變窄，所以該透鏡對光線有會聚作用，因此填凸透鏡。

答案：如圖10所示

小結：解決此題的方法可簡記為如下口訣：（1）入線延長看折線——把入射光線延長，看折射光線的位置;（2）窄凸寬凹把鏡填——如果折射光線在入射光線的內(nèi)側(cè)（變窄）則填凸透鏡，反之如果折射光線在入射光線的外側(cè)（變寬），則填凹透鏡。

（作者單位：山東省棗莊市第三十九中學）