暑假专题预习-三条特殊光线2022-2023学年教科版物理八年级上册（ word版有答案）

18.三条特殊光线
【诀窍】
平焦互换，凸实凹虚；
均往厚偏，光心不变。
【浅释】
如图1所示，通过透镜的光，总是向透镜厚的一侧偏折。与主光轴平行的光，经透镜折射后“过”焦点；“过”焦点的光，经透镜折射后与主光轴平行。凸透镜是实际光线过焦点，凹透镜是折射光线的延长线或反向延长线，即虚线“过”焦点。通过光心的光线，传播方向不变。
图1
【详解】
图2为一束光经过两次折射后通过三棱镜的光路图。
第一次，光由空气斜射入玻璃，折射角小于入射角；第二次，光由玻璃斜射入空气中，折射角大于入射角。两次偏折都是使得光朝三棱镜较厚的一侧（即底边）偏折。
凸透镜中间厚边缘薄（图3可视为凸透镜的简略图），射到其上边缘的光，向厚的一侧偏，就会向较厚的下方偏折；射到其下边缘的光，向厚的一侧偏，即会向较厚的上方偏折。通过透镜的光越接近光心，其附近的厚薄变化就越小，光的偏折程度就越小。光心处上下厚薄一样，故通过光心的光传播方向不变。如此一来，凸透镜对光就有了会聚作用。同理可得，凹透镜对光有发散作用。
至于与主光轴平行的光经凸透镜折射后为何恰好会聚到一点（注：严格说来，“恰好”后其实应加“近似”二字），这需用折射规律进行精准的分析。借助入射角越大，光偏折的角度也越大，读者也可定性地导出入射点越接近边缘，光偏折的角度就越大；入射点越接近光心，光的偏折角度就越小。对于凹透镜也可做类似的定性分析。
【例题】
例1.如图4所示的光路图中，正确的是（ ）
图4
解析1：“均往厚偏”。如图5中A和B，若不折射，光线应该沿着红色虚线方向，往厚处偏折，即是往靠近主光轴方向偏折，所以A图的折射光线正确，B图折射光线错误；如图5中C和D，若不发生折射，光线应该沿着红色虚线方向，往厚处偏折，即是往远离主光轴方向偏折，所以C和D图的折射光线均错误。
图5
解析2：“平焦互换”、“凸实凹虚”。如图5中A，过焦点的光入射到凸透镜，折射后平行于主光轴射出，故A正确。如图5中B，平行主光轴入射到凸透镜，折射后实际光线经过焦点，故B错。如图5中C为凹透镜，入射光的延长线即虚线过焦点，折射光才会与主光轴平行。如图5中D，平行于主光轴的光入射到凹透镜，折射光线的反向延长线即虚线才会过焦点，故D错。
例2.根据光线通过透镜前后的方向，在如图6所示的虚线框中画出适当的透镜。
图6
解析：如图7，如果不发生偏折，两条入射光线应该沿着红色虚线方向，可是发生折射后是往靠近主光轴方向偏折的，因为“往厚方偏”，所以应该是中间厚、边缘薄的透镜，即凸透镜。
如图8，如果不发生偏折，两条入射光线应该沿着红色虚线方向，可是发生折射后是往远离主光轴方向偏折的，因为“均往厚偏”，所以应该是边缘厚、中间薄的透镜，即凹透镜。
图7 图8
【练习】
1.请画出入射光线或折射光线。图1中，入射光线与主光轴平行；图2中，入射光线经过焦点；图3中，两束光经凸透镜折射后平行于主光轴。
图1 图2 图3
2.请画出入射光线或折射光线。图4中，入射光线与凹透镜的主光轴平行；图5中，折射光线与凹透镜主光轴平行。
图4 图5
3.（2022聊城）如图6所示，画出光经过透镜折射后的光线。
4.（2022·贵州毕节）如图7所示，凸透镜与凹透镜的一个焦点重合，请根据入射光线，画出相应的出射光线。
图6 图7
答案：
1、
图1 图2 图3
2、
图4 图5
3、 4、