聚焦光的直線傳播、反射與折射
2024-05-29 07:22:45馬磊
中學(xué)生數(shù)理化·自主招生 2024年5期
馬磊
幾何光學(xué)計(jì)算題的本質(zhì)是光的直線傳播、反射、折射與幾何圖形的綜合。求解此類問(wèn)題需要先確定光在傳播過(guò)程中可能發(fā)生的反射、折射、全反射等物理現(xiàn)象，準(zhǔn)確作出光路圖，找準(zhǔn)入射角、折射角、臨界角等，再充分考慮三角形、圓等幾何圖形中的邊角關(guān)系、三角函數(shù)關(guān)系等幾何關(guān)系，最后列式求解。下面歸類剖析，供同學(xué)們參考。
一、光的直線傳播
光的直線傳播是指光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播，它是幾何光學(xué)的重要基礎(chǔ)。人眼確定物體或像的位置、我們的祖先制造的圭表和日晷、我國(guó)發(fā)明的皮影戲等都是利用了光的直線傳播的性質(zhì)。
例1 如圖1 所示，PO 為一堵高墻，MN 為高h(yuǎn)=0.8 m 的矮墻，S 為一點(diǎn)光源。兩道墻間的距離l1 =1 m，光源S 到矮墻MN 的距離l2=3 m。將光源S 從地面以初速度v0=10 m/s豎直向上拋出，取重力加速度g=10 m/s2，求在光源S 落回地面之前，矮墻MN 在高墻PO 上的影子消失的時(shí)間。
分析：本題是光的直線傳播與豎直上拋運(yùn)動(dòng)的綜合。當(dāng)光源S 上升到一定高度時(shí)，矮墻MN 在高墻PO 上的影子就會(huì)消失，尋找影子剛好消失的臨界狀態(tài)是求解本題的關(guān)鍵。
解：如圖2所示，連接SM 并延長(zhǎng)，交高墻PO 于M'點(diǎn)。
