細說光學作圖題的解題思路

劉鵬

光學作圖題是中考的常見題型，此類題能幫助同學們更加深刻地理解光的反射和折射現(xiàn)象。其常見解題思路為：利用光的反射定律中“反射角等于入射角”，光的折射規(guī)律中“光從空氣斜射入水中或其他介質中時，折射角小于入射 角”來作圖。下面舉例介紹。

例1 有一光線與水平面成60°角入射，經一平面鏡反射后，反射光線沿水平方向射出，此平面鏡與水平面的夾角（銳角）可能為_________ 。

解析：先分兩種情況分析：反射光線水平向左射出（如圖1甲）和反射光線水平向右射出（如圖1乙）。由于入射光線與水平面成60°角，故反射光線與入射光線的夾角分別為60°（圖1甲）和120°（圖1乙）。利用光的反射定律中“反射角等于入射角”，分別畫出法線（即角平分線），從而確定鏡面的位置。

在圖1甲中，反射光線與入射光線的夾角為60°，入射角和反射角都為30°，可得平面鏡與水平方向成60°的夾角;在圖1乙中，反射光線與入射光線的夾角為120°，入射角和反射角都為60°，可得平面鏡與水平方向成30°的夾角。

答案：30°或60°。

點評：本題考查光的反射定律的應用。解題中注意應分兩種情況進行討論。

例2 （2021·遼寧·丹東）如圖2，請畫出發(fā)光點S經平面鏡MN反射后過P點的光路圖，并畫出過P點的反射光線在水面發(fā)生折射時，折射光線的大致方向。

解析：根據平面鏡成像的特點知，反射光線好像是“來自于像的光”沿著直線射入人眼的，由平面鏡成像特點，物與像關于鏡面對稱，作出像點S′后，連接S′P，S'P與鏡面的交點O為入射點，再連接SO即為入射光線，OP為反射光線，完成光路。反射光線OP射到水面，過入射點垂直于水面畫出法線，根據光的折射規(guī)律，光由空氣斜射入水中時，折射角小于入射角（空氣中光線與法線夾角大），在法線左側的水中畫出折射光線。

答案：如圖3所示。

點評：解題關鍵是根據平面鏡成像特點畫反射光線和根據折射規(guī)律作圖。

例3 （2021·遼寧·阜新）圖4甲是漁民叉魚的場景，請在圖4乙中完成漁民看到魚在水中的像的光路圖，同時標出入射角i。其中點B代表漁民看到的魚，點A代表魚的實際位置。

解析：人之所以能看到水中的魚，是由于“來自于水中魚”身上的光線從水中斜射入空氣中進入了人的眼睛，當光從水、玻璃等透明介質斜射入空氣中時，發(fā)生了折射，但是人逆著折射光線看去感覺好像是“來自于水中魚的像”的光沿直線射入人眼的，連接眼睛與B，確定折射光線，交水面于O點即為入射點，再連接AO即為入射光線。過入射點O畫出法線，其與入射光線的夾角就是入射角i。

答案：如圖5所示：

點評：在折射現(xiàn)象中光路是可逆的，眼睛逆著折射光線看像時，感覺就好像是來自像的光沿直線射入人眼。

（作者單位：遼寧省大連市第七十六中學）