教科版物理八年级上册课课练：第4章　在光的世界里 专题训练 光学作图（有答案）

专题训练
[光学作图]
类型一　光的反射作图
方法诠释:(1)光的反射作图的关键是找到入射点O,确定法线,明确入射光线(反射光线),找准入射角∠a(反射角∠β),再根据反射角等于入射角,确定反射光线(入射光线)的位置。(2)注意入射光线和反射光线的箭头方向。
1.[2020·济宁] 一束光照射到平面镜上,如图图所示。请在图中画出反射光线并标出反射角的度数。(按要求完成作图)
2.[2020·枣庄] 如图图所示,小明利用一块平面镜使此时的太阳光水平射入隧道内,请你通过作图画出平面镜,并在图中标出反射角的度数。
类型二　平面镜成像作图
方法诠释:(1)利用平面镜成像时物、像的对称性作图;(2)利用像点作图;(3)利用光路的可逆性作图。
两个关键点:①像、物连线与镜面垂直;②像、物与镜面等距。
3.[2020·宿迁] 作出中物体AB在平面镜中的像A'B'。
4.[2020·常州] 如图图所示,AB、CD是点光源S发出的光,经平面镜MN反射后的两条反射光线,请在图中作出点光源S。(保留作图痕迹)
5.[2020·滨州] 如图图所示,S为发光点,请在图中画出发光点S在平面镜MN中所成像S'的位置,并画出由S点发出,经平面镜反射后通过P点的光线。
6.[2020·恩施州] 有一工作间,人在B处要想看到外间A处的花盆,需要在某处安装一块平面镜。请把平面镜C画到中合适的位置,并完成由B看到A的光路(只需在图中画出一条光的完整路径)。
类型三　光的折射作图
方法诠释:(1)利用光的折射规律作图:①光从空气斜射入水中或其他介质中时,折射光线向法线偏折,折射角小于入射角;②光从水或其他介质斜射入空气中时,折射光线远离法线偏折,折射角大于入射角;③光垂直界面射入时,传播方向不改变。(2)根据光路的可逆性作图。
7.[2020·大连] 如图图所示,一束光从空气斜射到玻璃的表面,请画出进入玻璃的折射光线。
8.[2020·安顺] 如图图所示,一束光从水中斜射向空气,请画出折射光线的大致位置。
9.[2020·黔南州] 如图图所示,一束光射向玻璃砖并穿过玻璃砖,画出这束光进入玻璃和离开玻璃后的光线。
类型四　透镜作图
方法诠释:透镜作图的主要依据是两种透镜对三条特殊光线的折射规律。
　　(1)凸透镜:①过光心的光线传播方向不变;②与主光轴平行的光线经凸透镜折射后过焦点;③过焦点的光线经凸透镜折射后平行于主光轴,如图图甲所示。
　　(2)凹透镜:①过光心的光线传播方向不变;②与主光轴平行的光线经凹透镜折射后折射光线的反向延长线过虚焦点;③射向虚焦点的光线经凹透镜折射后平行于主光轴,如图图图乙所示。
10.[2020·河池] 请作出中与折射光线相对应的入射光线。
11.[2020·西宁] 如图图所示,请将光路图补充完整。
12.[2019·日照] 平行光经过凸透镜后会聚在主光轴上的一点叫做凸透镜的焦点;平行光经过凹透镜后,光线发散,发散光线的反向延长线交在主光轴上的一点,叫做凹透镜的虚焦点。如图图所示,F点既是凸透镜的焦点,也是凹透镜的虚焦点,请画出图中两条平行于主光轴的光线经过两个透镜的光路图。
13.[2020·眉山] 如图图所示,探究凸透镜成像时,F点是凸透镜的焦点,S是蜡烛火焰上的一点,试作出S的像S'。
类型五　光学综合作图
　　方法诠释:光学综合作图,可能涉及光的直线传播、光的反射、平面镜成像、光的折射、透镜成像规律作图,应全面考虑。
14.[2020·鄂尔多斯] 如图图所示是投影仪的简化结构图。请在图中画出入射光线经凸透镜折射及再经平面镜反射后的光路图。
15.[2020·随州] 如图图所示是一长方形玻璃砖ABCD,其中AB、BC面涂有反射涂层,一条光线从AD面射入玻璃砖,请画出该光线进入玻璃砖后经过AB、BC面的两次反射,并最终从AD面射出的光路图。
16.[2020·十堰] 如图图所示,空气中某点光源S发出一条光线射向水面,在水面发生反射和折射,反射光线经过P点。请在图中作出这条入射光线、对应的反射光线和折射光线的大致方向(保留作图痕迹)。
17.[2020·阜新] 小明站在池水旁观赏游鱼,恰好看见一架飞机飞过,分别用A代表小明的眼睛、B代表看到的鱼、C代表看到的飞机,请在中画出小明看见鱼和飞机的光路图,并用“D”大致标出鱼在池水里的实际位置。
18.[2020·通辽] 如图图所示,有一条经过平面镜反射过点P的反射光线,平行于主光轴入射到凹透镜上,S'为光源S在平面镜中的像点,请确定点光源S的位置,并补全光路图。
答案
1.如图图图所示
首先垂直于镜面画出法线,然后根据反射光线、入射光线分别位于法线两侧,反射角等于入射角,在法线右侧画出反射光线;此时入射光线与平面镜的夹角为60°,所以入射角为90°-60°=30°,则反射角也为30°。
2.如图图图所示
要利用平面镜使此时的太阳光水平射入隧道内,即反射光线水平向右,由此画出反射光线,根据光的反射定律,反射角等于入射角,作反射光线和入射光线夹角的角平分线就是法线的位置,则反射光线和入射光线的夹角为180°-60°=120°,所以反射角等于入射角等于60°。
3.如图图图所示
4.如图图图所示
先将两条反射光线AB、CD反向延长交于一点S',再通过平面镜作出S'的对称点S,即为发光点的位置。
5.如图图图所示
6.如图图图所示
过水平框作出点A的对称点A',即为A在平面镜中的像,连接BA'与水平框交于O点,即为入射点(反射点),连接AO就得到入射光线,OB为反射光线,平面镜C移到O位置比较合适。
7.如图图图所示
8.如图图图所示
9.如图图图所示
10.如图图图所示
11.如图图图所示
12.如图图图所示
(1)平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点。
(2)已知F点既是凸透镜的焦点,也是凹透镜的虚焦点。
(3)延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴。
13.如图图图所示
过光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变,平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点;据此画出两条折射光线,再将两条折射光线反向延长,反向延长线的交点即为发光点S的像点S'。
14.如图图图所示
15.如图图图所示
①光斜射向AD面时,过入射点先作法线,光由空气斜射入玻璃中时,折射角小于入射角,由此在法线右侧的玻璃中画出折射光线;
②经过AD面的折射光线射到AB面时发生光的反射,先过入射点作法线,根据反射角等于入射角作出反射光线,该反射光线入射到BC面上;
③经BC面反射的光线射到AD面上时,再次发生折射,过入射点作法线,光由玻璃斜射入空气中时,折射角大于入射角,由此在法线左侧的空气中作出最终从AD面射出的光线。
16.如图图图所示
根据平面镜成像的规律:像与物关于镜面对称,作出点光源S关于水面的对称点S',即像点。
连接S'P,与水面的交点O即为入射点,连接SO即为入射光线;连接OP即为反射光线;
过入射点O作水面的垂线即为法线,光由空气斜射入水中时,折射角小于入射角,在法线右侧的水中画出折射光线OA。
17.如图图图所示
C点是飞机,A点是人眼,人眼看到飞机即飞机反射的光直接进入人眼,故连接AC,并标上箭头,箭头指向人眼;
人能看到水中的鱼,是因为鱼反射的光经水面折射后进入人眼,人眼看到的是鱼的虚像,虚像在鱼的实际位置的上方,因此鱼的实际位置在D点,即B点的下方;连接AB,AB与水面的交点O为折射点,连接OA即为折射光线,并标上箭头,箭头指向A点,连接DO即为入射光线,并标上箭头,箭头指向O点。
18.如图图图所示