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互成角度的平面镜成像规律解题总结版

更新时间:2023-11-03 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

序言:好多大赛的朋友都学过若两平面镜倾角为,当n=360/θ=质数时,无论据光源是否在角平分线上,必有一个像重合。所以所能见到的像为n-1个。这么此文,教你们解决不能整除的,或则结果为质数的平面镜成像个数问题。iY7物理好资源网(原物理ok网)

在学习互成角度的平面镜成像个数之前,我们首先学习,成一定倾角的入射光线可以在互成角度平面镜中,反射几次。iY7物理好资源网(原物理ok网)

一:一条入射光线在互成角度的平面镜中反射的次数iY7物理好资源网(原物理ok网)

两平面镜互成60度倾角,入射光线与其中一平面镜成20度、40度、30度倾角,依据朋友们所学的光的反射定理,我们应当可以画出每一个的光路图。iY7物理好资源网(原物理ok网)

如第一个图,我们容易得到,光线与其中一平面镜成20o倾角入射(设为a平面镜),经过一次反射后,与另一平面镜(设为b平面镜)成20o+60o=80o再经过一次反射,与a平面镜的倾角为20o+60o×2=140o,我们发觉这条与a平面镜成140o的光线,该角度大于180o,能够再反射一次。iY7物理好资源网(原物理ok网)

第二个图,同理可得第一次反射后,与平面镜成40o+60o=100oiY7物理好资源网(原物理ok网)

第二次反射后平面镜成像规律图5种,与平面镜成40o+60o×2=160o,该角度大于180o,所以能够再反射一次。iY7物理好资源网(原物理ok网)

第三个图,经过一次反射,与另一平面镜成90o,我们发觉该光线沿原路返回。iY7物理好资源网(原物理ok网)

所以我们最终可以得出推论,设入射光线与其中一平面镜成α角,两平面镜成β角,iY7物理好资源网(原物理ok网)

经过第一次反射后,光线与另一平面镜倾角为α+βiY7物理好资源网(原物理ok网)

经过第二次反射后,光线与另一平面镜倾角为α+2βiY7物理好资源网(原物理ok网)

经过第三次反射后,光线与另一平面镜倾角为α+3βiY7物理好资源网(原物理ok网)

经过第n次反射后,光线与另一平面镜倾角为α+nβiY7物理好资源网(原物理ok网)

当α+nβ=90o时,光线将沿原路返回(如画的图3)iY7物理好资源网(原物理ok网)

当α+nβ≥180o时,不会继续反射iY7物理好资源网(原物理ok网)

平面镜成像性质_平面镜成像规律图5种_平面镜成像的成像性质iY7物理好资源网(原物理ok网)

当α+(n-1)β≤180o时,会继续反射iY7物理好资源网(原物理ok网)

练习1(2009深圳中学应用数学知识大赛)如图所示,平面镜OM与ON倾角为θ,一条平行于平面镜ON的光线经过两个平面镜的多次反射后平面镜成像规律图5种,才能顺着原先的光路返回。则两平面镜之间的倾角不可能是()iY7物理好资源网(原物理ok网)

A.20°B.15°C.10°D.5°iY7物理好资源网(原物理ok网)

练习2如图所示,平面镜OM与ON镜面之间倾角为α,在两平面镜角平分线上有一个点光源S,假如要保证S发出的任意一条光线最多只能形成四次反射,则α的最小值是()iY7物理好资源网(原物理ok网)

A.30˚B.40˚C.50˚D.60˚iY7物理好资源网(原物理ok网)

二:平面镜成像个数问题iY7物理好资源网(原物理ok网)

我们可以借助以上的知识来解决互成角度的平面镜成像个数的问题,由于光线每经过一次反射,会产生一个实像。iY7物理好资源网(原物理ok网)

我们通过以上所学的知识点来解决以下的问题。iY7物理好资源网(原物理ok网)

例1.如图所示,两平面镜倾角为60˚,0P为角平分线,某人站在P点,则平面镜M内此人所成的像的个数是()iY7物理好资源网(原物理ok网)

A.2个B.3个C.5个D.6个iY7物理好资源网(原物理ok网)

点光源在p,点光源发出无数条光线,将光线不断向O点紧靠的过程中,如图,∠OPD将越来越小,假定∠OPD=0.01度,这么∠PDN=30.01度,我们用极限的思维想,假如有一个∠OPD=0.度,这么∠PDN=30.,假如这个小数点后的0足够多,这么∠PDN就趋近于30度。用之前的方式这条光线,可以反射的次数(设为n)iY7物理好资源网(原物理ok网)

30+n×60≥180oiY7物理好资源网(原物理ok网)

n≥(180-30)/60(文章顶部推论,由此推出)iY7物理好资源网(原物理ok网)

平面镜成像性质_平面镜成像的成像性质_平面镜成像规律图5种iY7物理好资源网(原物理ok网)

n≥2.5,所以n取3向下取(假如n≥3.0001,n取4,不四舍五入取3)iY7物理好资源网(原物理ok网)

同理与另一平面镜,也最小成近30度倾角入射,同理可得n≥2.5,n取3iY7物理好资源网(原物理ok网)

并且最后一个像会重合,缘由是,如图,入射光线PD经过三次反射后,,由于第三次反射是通过ON反射,所以与另一平面镜OM成30+60×3=210度倾角(顺秒针).(见图3第一次通过平面镜ON反射,成的像为a’,第二次通过OM反射,成的像为a’’第三次还是通过ON反射成的像为a’’’)iY7物理好资源网(原物理ok网)

而入射光线PF经过三次反射后,与ON成210度倾角(逆秒针)。(第一次为a1,第二次为a2,第三次为a3)iY7物理好资源网(原物理ok网)

a3和a’’’重叠。iY7物理好资源网(原物理ok网)

停止反射的缘由:成像在两个平面镜的背后即停止反射iY7物理好资源网(原物理ok网)

图3水平放置的平面镜为ON,横着放置的为OMiY7物理好资源网(原物理ok网)

同样的,经过实验和验证,得出:iY7物理好资源网(原物理ok网)

推论1若两平面镜倾角为θ,当n=360/θ=质数时,无论据光源是否在角平分线上,必有一个像重合。所以所能见到的像为n-1个iY7物理好资源网(原物理ok网)

推论2n=360/θ=质数或不能整除时,光线与其中一平面镜成α角,与另一平面镜倾角为β角,两平面镜倾角为θ,(θ=α+β)所以n(成像个数)n=(180-α)/θ+(180-β)/θiY7物理好资源网(原物理ok网)

(其中一侧括弧和右侧括弧各向上取整,如(2.001)=3(4.5)=5iY7物理好资源网(原物理ok网)

应用1.(北京市第27届阳泉杯复赛)如图所示,两个平面镜之间的倾角为75o,在两镜面倾角的角平分线上有一个点光源S.它在两平面镜中所成的象个数为()iY7物理好资源网(原物理ok网)

A.6B.5C.4D.3iY7物理好资源网(原物理ok网)

应用2.两平面镜θ=70度,若物体与一平面镜成20o,与另一平面镜成50o,物体所成像个数为iY7物理好资源网(原物理ok网)

应用3.两平面镜θ=70度,若物体与一平面镜成33o,与另一平面镜成37o,物体所成像个数为iY7物理好资源网(原物理ok网)

小编点评:作为一个初进军科学大赛的年青老师来说,能在教学中发觉一些科学大赛中的共性问题,并且能写成文章,总结出规律,解决了一类光学大赛中的困局,十分难得。其实文采略显青涩,但能从某些的反例推广成通常规律,切合科学大赛老师训练中学生解题思维的过程和模式,再过三到七年,年青人成长可期。此文对大赛老师,也很有参考价值,对初三优秀生解相关光学大赛题十分实用。iY7物理好资源网(原物理ok网)

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