高中数学的光学画图主要涉及光的直线传播和光的反射、折射三种情况,其中光的直线传播、反射发生在一种均匀介质当中,而光的折射是发生在两种不同的均匀介质中。
林荫路上洒下的点点光斑似乎是太阳的像,这是因为光的直线传播,小孔成像的原理导致的。
湖光山色十分美丽,这就是平面镜成像是光的反射的代表。
鱼翔浅底,我们看见水里的鱼要比它实际所在的位置高,这也许是光的折射现象。
下边我们就从这三种现象入手,说一说光学画图问题。
一、小孔成像——光的直线传播。
我们晓得光在同一种均匀介质中是沿直线传播的,这么小孔成像的光路是如何的呢?是成一个倒像还是正像,是虚像还是实像。
借助光的直线传播原理,我们发觉成像后上下左右颠倒,所成的像由实际光线凝聚而成,所以小孔成像所成的是倒立的虚像。
小孔成像光路图
二、平面镜成像——光的反射。
关于光的反射定理在这儿不再详述。平面镜成像的特征是等距、等大、正立、虚像,物像关于平面镜对称。
通过成像光路我们可以看出人眼看见的像点虽然是步入人眼的光线的反向延长线凝聚而成的,所以它成的像就是一个实像。
平面镜成像画图有两个思路,一个是按照已知光线,运用反射定理画出它的像点。注意光线的分辨,和方向的表明凸透镜成像规律5条图片,还有实线虚线的分辨。
另外一个思路,就是根据成像原理,先画出他的等距、等大、正立、关于镜面对称的实像,之后按照须要补齐其余的光线以及延长线等。
上图,已知M1,M2两条入射光线凸透镜成像规律5条图片,画出其反射光线。我们就可以采用这些方式,先画出像来,之后按照反射光线的反向延长线过像点B2,最终画出N1,N2两条反射光线。
三、透镜——光的折射画图
关于透镜,小学我们学习了两种透镜,凸透镜和凹透镜,光经过透镜就发生了光的折射,基本原理就是光的折射定理。
实际透镜画图时我们只需记住特殊的三条光线1.平行法线的过焦点(或其反向延长线过虚焦点),这儿面后者针对凸透镜,前者针对凹透镜。2.过光心的方向不变,一直沿直线传播。3.过焦点(凸透镜)的或则过虚(凹透镜)焦点的,平行主光轴。
凸透镜成像规律
按照凸透镜成像原理,凸透镜成像规律如下:
凹透镜三条特殊光线规律如下:
所以,对于透镜来说一定要熟练把握这三条光线,才可以快速地作出光路图。
习题训练: