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文檔簡(jiǎn)介
專題02利用光的反1寸定律作圖
命題依據(jù):光的反射定律內(nèi)容
反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi);反射光線和入射光線分居法線兩側(cè);反
射角等于入射角。光路是可逆的。
由此可見,對(duì)于反射光路圖中,有三個(gè)要素即入射光線、反射光線、反射面(或法
線)。在這三個(gè)要素中只要知道任意兩個(gè)就可做出第三個(gè)。
題型分類:利用光的反射定律作圖考法
(1)根據(jù)要求作出入射光線(或反射光線);
(2)根據(jù)光的反射定律以及入射角大小,標(biāo)出反射角大??;
(3)根據(jù)給定的入射光線和反射光線,作出法線;
(4)根據(jù)給定的入射光線和反射光線,畫出反射面;
(5)根據(jù)光的反射定律找發(fā)光點(diǎn)(物體點(diǎn))或像點(diǎn)。
由此可見,(1)(3)(4)為畫線類;(2)為找角類,一般和畫線類綜合在一起;
(5)為找點(diǎn)(成像)類。
利用光的反射定律作圖注意事項(xiàng)
(1)注意“箭頭”方向;
(2)法線一定要畫成“虛線”;
(3)一般涉及角度的作圖題,要標(biāo)出入射角、反射角的大小;
(4)注意反射面的正面和反面;
(5)反射面和法線間要有垂直符號(hào)。
1.反射定律畫線類作圖
①已知入射光線、反射面(平面鏡)畫反射光線
解題技巧:
找入射點(diǎn),過此點(diǎn)做反射面(鏡面)的垂線,即法線。
方法步驟:
?畫出法線。先找入射光線與反射面的交點(diǎn)(入射點(diǎn)),過入射點(diǎn)作垂直于反射面
的直線即法線;
?量出(算出)入射角大?。?/p>
?畫出反射光線。根據(jù)反射角與入射角相等,作出反射光線(標(biāo)箭頭)。將法線作
為角的一邊,以入射點(diǎn)作為角的頂點(diǎn),在圖中作一角等于入射角的線,該線就是反
射光線,注意光線方向。
華
R射法、歲/(代絞
77777777777777^^77777777777777
圖2-1
例題1(中考題型)如圖2-1所示,入射光線與鏡面成30。角,請(qǐng)畫出反射光線并
標(biāo)出反射角及度數(shù)。
1
圖2-2
【解題思路】根據(jù)反射定律進(jìn)行分析。首先找到入射點(diǎn)做出法線,再從題圖中可以
知道入射光線與鏡面的夾角是30°,所以入射角為90°-30°=60。。根據(jù)反射角
等于入射角,反射光線與鏡面的夾角也為30°,在法線右側(cè)做出反射光線,如圖2-3
所示。
圖2-3
【點(diǎn)評(píng)】此題主要考查了光的反射定律的應(yīng)用,首先要熟記光的反射定律的內(nèi)容,
并要注意入射角與反射角的概念。同時(shí)要注意法線要用虛線表示。
此題2021年重慶、徐州、內(nèi)江、賀州、湘西州、柳州、鹽城都是這樣簡(jiǎn)單命題的。
例題2(中考題型)如圖2-4所示,一束光射到兩個(gè)相互垂直的平面鏡上,請(qǐng)畫出
經(jīng)兩個(gè)平面鏡反射的光路圖。
圖2_4
【解題思路】根據(jù)光的反射定律作出兩次反射,完成光路圖。過入射點(diǎn)垂直反射面
作出法線,再根據(jù)反射角等于入射角作出反射光線。注意反射光線到達(dá)下面的反射
面再次進(jìn)行反射。如圖2-5所示。
圖2-5
【點(diǎn)撥】注意相互垂直的平面鏡上第二次反射的反射光線與第一次反射的入射光線
平行。此題2021年婁底、攀枝花以這樣的形式借助自行車尾燈命題。
練習(xí)1如圖2-6所示是從空中的a點(diǎn)射向鏡面的一束光,請(qǐng)畫出反射光線。
2
圖2-6
練習(xí)2如圖2-7甲自行車尾燈是保證夜間行駛安全的重要裝置。其內(nèi)部由許多相
互垂直的小平面鏡構(gòu)成,這樣可以保證將射向尾燈的光原路反射回去。圖乙為其兩
個(gè)小平面鏡的簡(jiǎn)化示意圖。平面鏡A和B相互垂直。一束光與平面鏡A成30。角射
向平面鏡A。請(qǐng)畫出入射光線經(jīng)過這兩個(gè)平面鏡的光路圖,并標(biāo)出在平面鏡B上發(fā)
生反射時(shí)的反射角及度數(shù)大小。
圖2-7
練習(xí)3(中考題型)潛水艇下潛后,艇內(nèi)人員可以用潛望鏡來觀察水面上的情況。
潛望鏡的主要光學(xué)元件是兩塊平面鏡,在圖2-8中畫出入射光線經(jīng)潛望鏡進(jìn)入人眼
的光路圖。
圖2-8
②已知反射光線、反射面(平面鏡)畫入射光線
解題技巧:
找入射點(diǎn)(或者反射點(diǎn)),過此點(diǎn)做反射面(鏡面)的垂線,即法線。
方法步驟:
?先畫出法線。再找反射光線與反射面的交點(diǎn)(入射點(diǎn)),過入射點(diǎn)作垂直于反射
面的直線即法線;
?量出(算出)入角大小;
?畫出入射光線。根據(jù)反射角與入射角相等,作出入射光線(標(biāo)箭頭)。將法線作
為角的一邊,以入射點(diǎn)作為角的頂點(diǎn),在圖中作一角等于反射角的線,該線就是入
射光線,注意光線方向。
此題型的基本題目和①其實(shí)是一樣的,在中考試題中2021年淮安、2020年南寧、
安徽和上海命制這樣的考題,所以基礎(chǔ)題就不再舉例。
例題1如圖2-9所示,AB是從某光源發(fā)出的一條入射光線,CD是經(jīng)平面鏡反射
后的一條反射光線。請(qǐng)根據(jù)這兩條光線確定光源S的位置。
3
X
圖2-9
【解題思路】畫出CD的入射光線,兩條入射光線的交點(diǎn)為光源S的位置。
解:過入射點(diǎn)C做鏡面的垂線(法線),根據(jù)反射角等于入射角,作出CD的入射光
線,此入射光線與另一條入射光線AB的交點(diǎn)即為點(diǎn)光源S的位置。如圖2-10所
不O
圖2-10
【點(diǎn)評(píng)】本題考查了光的反射定律的應(yīng)用。知道兩條入射光線的交點(diǎn)為光源S的位
置是關(guān)鍵。
例題2(中考題型)如圖2Tl所示,一束光線從空氣斜射向水面上的。點(diǎn),光線經(jīng)
水面反射后,在墻壁上形成一個(gè)亮點(diǎn)A。請(qǐng)畫出反射光線和對(duì)應(yīng)的入射光線。
圖2Tl
【解題思路】由入射點(diǎn)。和照射到A點(diǎn)可做出反射光線,根據(jù)反射定律可做出入射
光線。
解:過入射點(diǎn)。作法線,連接0A為反射光線,根據(jù)反射角等于入射角,在法線左側(cè)
空氣中作出入射光線,如圖2T2所示。
圖2-12
【點(diǎn)撥】本題找出反射光線是作圖的關(guān)鍵,注意作圖要規(guī)范。
練習(xí)太陽光經(jīng)書本反射后進(jìn)入我們眼睛的光路如圖2-13所示,請(qǐng)畫出入射光路
圖。
4
圖2-13
③已知入射光線和反射光線確定反射面(鏡面)的位置
解題技巧:
找兩條光線(入射光線和反射光線)夾角的平分線,就是法線,同時(shí)法線和反射面
垂直。
方法步驟:
?畫出角平分線。先畫出入射光線和反射光線的夾角的角平分線,此線為法線。
?畫出鏡面直線。再過入射光線與反射光線的交點(diǎn)(角的頂點(diǎn)就是入射點(diǎn))作垂直
于法線的一條直線,該直線為鏡面的位置。
例題1(中考題型)如圖2-14所示,小明利用一塊平面鏡使此時(shí)的太陽光射入隧道
內(nèi),請(qǐng)你通過作圖畫出平面鏡,并在圖中標(biāo)出反射角的度數(shù)。
圖2-14
【解題思路】由于反射光線和入射光線夾角的角平分線就是法線的位置,再根據(jù)法
線和反射面互相垂直做出平面鏡。最后根據(jù)圖中標(biāo)出的入射光線和水平面的夾角,
可求出入射光線和反射光線的夾角,從而求得反射角。
解:平面鏡的畫法見解題思路。根據(jù)光的反射定律,反射角等于入射角,作反射光
線和入射光線夾角的角平分線就是法線的位置,則反射光線和入射光線的夾角180°
-60°=120°,所以反射角等于入射角為60。。如圖2-15所示。
圖2-15
【點(diǎn)撥】在畫平面鏡時(shí)注意鏡面和鏡背的區(qū)別。
例題2太陽光線與水平面成30°角,若要用鏡子將太陽光線反射到豎直的深井
里,鏡面應(yīng)與水平成多大角度?請(qǐng)?jiān)趫D2T6中畫出其光路圖。
5
圖2-16
【解題思路】根據(jù)題圖中已知內(nèi)容,標(biāo)出反射光線,反射光線必須與井壁平行即豎
直向下,這樣才能照到井底,然后確定入射光線與反射光線的夾角即入射角與反射
角之和,最后平分此角標(biāo)出法線,又因法線與平面鏡是垂直的,從而確定平面鏡的
位置。
解:因入射光線與水平面成30。,而反射光線是豎直向下的,所以入射光線與反射
光線的夾角為30°+90°=120°,則反射角為60°,因法線將入射光線與反射光線
的夾角平分,可確定其位置。最后作法線的垂直線就可確定平面鏡的位置了,如圖
2-17所示,平面鏡與入射光線的夾角為90°-60°=30°,所以鏡面與水平面的夾
角為30。+30°=60。,鏡面與水平面成60°的角,如圖2-17所示。
【點(diǎn)撥】本題是人教版2012版八年級(jí)上冊(cè)76頁“動(dòng)手動(dòng)腦學(xué)物理”3題。
此題考查了光的反射定律的應(yīng)用,解決此題的關(guān)鍵是,根據(jù)題意首先完成光路一一
反射光線必須豎直才能射到井底,然后根據(jù)反射角與入射角相等及法線與鏡面的關(guān)
系確定鏡面的位置,同時(shí)也體現(xiàn)了數(shù)學(xué)知識(shí)在物理中的應(yīng)用。
練習(xí)1(中考題型)小明媽媽的手機(jī)掉到了沙發(fā)下,沒有手電筒,小明借助平面鏡
反射燈光找到了手機(jī)。圖2T8中已標(biāo)出了反射光線和A射光線,請(qǐng)?jiān)趫D中畫出平面
鏡位置,并保留作圖痕跡。
圖2-18
練習(xí)2(中考題型)如圖2-19所示,在0點(diǎn)放置一個(gè)平面鏡,使與水平方向成60°角的太陽光
經(jīng)。點(diǎn)反射后,水平射入窗口P中。請(qǐng)你在圖中畫出平面鏡的位置,并標(biāo)出反射角的度數(shù)。
圖2-19
練習(xí)3(中考題型)太陽光線跟水平方向成30°角,為了使反射光線水平行進(jìn),
請(qǐng)?jiān)趫D2-20中畫出平面鏡的位置并標(biāo)出反射角的度數(shù)。
圖2-20
④綜合類
6
解題技巧:由前面的三種類型中的兩個(gè)或者三個(gè)組合而成,作圖時(shí)其中一個(gè)類型
中的結(jié)果是另一種類型的條件,我們可以把它拆分成兩個(gè)或者三個(gè)作圖題即可。
例題如圖2-21所示,平面鏡水平放置,光線與平面鏡成30°角射在平面鏡上,
請(qǐng)?jiān)趫D中畫出反射光線并標(biāo)出反射角的大小。如果要使反射光線豎直向上射出,
則平面鏡應(yīng)繞入射點(diǎn)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)度角,畫圖說明。
圖2-21
【解題思路】本題第一問比較簡(jiǎn)單,第二問的關(guān)鍵點(diǎn):平面鏡與法線在旋轉(zhuǎn)過程中
變化的角度相同。
解:作出法線,根據(jù)入射角等于反射角,畫出反射光線。已知入射光線與平面鏡的
夾角為30。,那么反射角等于入射角,即90。-30°=60°,如圖2-22所示;
圖2-22
已知入射光線與原來平面鏡(水平面)的夾角為30。,讓反射光線豎直向上射出,
所以入射光線和反射光線的夾角為90。-30°=60°,法線平分此角,即入射角等
于反射角等于30°,則法線順時(shí)針轉(zhuǎn)了30°,由于平面鏡與法線在旋轉(zhuǎn)過程中變
化的角度相同,因此,平面鏡順時(shí)針旋轉(zhuǎn)30。,如圖2-23所示。
圖2-23
【點(diǎn)撥】平面鏡若旋轉(zhuǎn)角度為a,則法線也旋轉(zhuǎn)角度為a,而入射光線與反射光
線的夾角隨之變化2a,或者說兩次反射光線的夾角改變2a。
練習(xí)1圖2-24中ab是射向一由兩塊平面鏡組成的某光學(xué)元件的光線,b為入
射點(diǎn);cd為ab經(jīng)該元件兩次反射后最終的反射光線,c為第二次反射的入射點(diǎn)。
請(qǐng)?jiān)趫D中作出該光學(xué)元件并補(bǔ)全光路。
圖2-24
練習(xí)2有一種液面微變監(jiān)視器,基本原理如圖2-25所示,光束發(fā)射器始終沿
圖中方向向被監(jiān)視的液面發(fā)射,若反射光線到光電轉(zhuǎn)換接收器接收平面上的光點(diǎn)
從S點(diǎn)移向S。液面高度會(huì)發(fā)生變化,請(qǐng)用一條直線表示液面的位置并畫出入射
12
光線經(jīng)液面反射到接收面S的光路。
2
7
!f.O.F.-rf&,U辛號(hào)1核7「
圖2-25
2,反射成像類作圖
在該類作圖中,一般是知道入射光線、反射光線、反射面(或法線)、物體、物像
等因素中的任意兩個(gè)或三個(gè),讓你作出其它的未知因素。對(duì)于反射成像作圖可由兩
種方法:反射定律法和平面鏡成像特點(diǎn)法(專題03利用平面鏡成像特點(diǎn)作圖)。
反射定律法
題型特點(diǎn):由于此類題目可以有兩種方法去作圖,一般情況下,平面鏡成像作圖比
較簡(jiǎn)單,我們?cè)趯n}03利用平面鏡成像特點(diǎn)作圖中會(huì)呈現(xiàn)。現(xiàn)在列舉的都是題
目中特殊強(qiáng)調(diào)利用光的反射定律作圖的題型。
解題技巧:此類題目一般是關(guān)于像點(diǎn)或者光源的尋找,利用平面鏡中的像是由光的
反射光線的延長線的交點(diǎn)形成的和光的反射定律進(jìn)行作圖。
例題如圖2-26所示,發(fā)光點(diǎn)S發(fā)出的光照射到平面鏡上的A、B兩點(diǎn),請(qǐng)用光的
反射定律作出反射光線并找出發(fā)光點(diǎn)S的像點(diǎn)S,。
圖2-26
【解題思路】在光的反射中,反射光線好像從發(fā)光點(diǎn)S的像點(diǎn)發(fā)出的一樣,因此,
我們可以根據(jù)光的反射定律做出兩條入射光線的反射光線,將反射光線反向延長
就找到像點(diǎn)S,。
解:分別過A、B做MN的垂線,根據(jù)光的反射定律做出對(duì)應(yīng)的反射光線,兩條反
射光線反向延長的交點(diǎn)即為發(fā)光點(diǎn)S的像點(diǎn)S,,如圖-27所示。
圖2-27
【點(diǎn)撥】點(diǎn)光源發(fā)出的光經(jīng)平面鏡反射后,反射光線反向延長過像點(diǎn),像點(diǎn)和點(diǎn)
光源關(guān)于平面鏡對(duì)稱,如果畫出的點(diǎn)S,和點(diǎn)S不對(duì)稱,就說明畫的反射光線不
準(zhǔn)確。
練習(xí)如圖2-28所示,根據(jù)光的反射定律作出光源S在平面鏡中所成的像。
8
圖2-28
答案
1.反射定律畫線類作圖
①已知入射光線、反射面(平面鏡)畫反射光線
練習(xí)1解:首先做出法線,入射光線與鏡面的夾角是40。,所以入射角為90°-
40°=50°。反射光線與鏡面的夾角也為40。。根據(jù)反射角等于入射角在法線左側(cè)
做出反射光線,如圖2-6所示。
圖2-6答案
【點(diǎn)評(píng)】此題主要考查了光的反射定律的應(yīng)用,首先要熟記光的反射定律的內(nèi)容,
并要注意入射角與反射角的概念。
練習(xí)2解:過入射點(diǎn)垂直反射面作出法線,再根據(jù)反射角等于入射角作出反射光
線,注意反射光線到達(dá)上面的反射面再次進(jìn)行反射,而且最后的反射光線與原入射
光線平行,法線要用虛線,如圖2-7答案。
圖2-7答案
【點(diǎn)撥】由于最后的反射光線與原入射光線平行,所以交通工具的后尾燈不需要發(fā)
光但看起來像“發(fā)光”而起到警示的作用。
練習(xí)3解:做出法線,根據(jù)反射角等于入射角。過反射點(diǎn)作豎直向下的反射光線,
再過二次反射點(diǎn)作垂直于入射光線的反射光線。如圖2-8答案所示。
9
I—.
圖2-8答案
【點(diǎn)撥】本題考查潛望鏡的結(jié)構(gòu)和原理,以及光的反射定律掌握情況,也可根據(jù)潛
望鏡內(nèi)平面鏡與水平面成45。的結(jié)構(gòu)可以得出,反射光線與入射光線垂直,過反射
點(diǎn)畫出反射光線反向即可。注意特殊光線(水平、豎直)可以省去畫法線。
②已知反射光線、反射面(平面鏡)畫入射光線
練習(xí)解:題目法線已經(jīng)畫出,根據(jù)反射角等于入射角在法線左側(cè)畫出入射光線,
如圖2-13答案所示。
圖2-13答案
【點(diǎn)撥】本題是以人教版2012版八年級(jí)上冊(cè)73頁圖4.2-1為素材命題。
③已知入射光線和反射光線確定反射面(鏡面)的位置
練習(xí)1【解題思路】根據(jù)反射定律進(jìn)行分析可知,法線是入射光線和反射光線
夾角的角平分線,再由法線垂直鏡面即可解題。
解:由光的反射定律可知:入射光線、反射光線和法線在同一平面內(nèi),根據(jù)入射
光線和反射光線的夾角,過反射點(diǎn)作出法線,再做法線的垂線即為鏡面,如圖2-18
答案所示。
圖2-18答案
【點(diǎn)撥】此題主要考查光的反射光路圖,作光路圖一定要仔細(xì)規(guī)范,法線要用虛
線,鏡面與法線要垂直,光線的傳播方向要標(biāo)準(zhǔn)確。
練習(xí)2【解題思路】本題的關(guān)鍵點(diǎn):
第一,確定反射光線從。沿水平進(jìn)入窗戶;
第二,知道法線是入射光線和反射光線的角平分線,法線與鏡面垂直;
第三,能根據(jù)圖示求得反射光線與入射光線之間的夾角等于120。,從而求出反射角。
解:從0水平通過窗戶P作出反射光線,并作出反射光線與入射光線的角平分線,即為法線,垂直
法線作出平面鏡,因入射光線與水平面成60。,而反射光線是水平向左的,所以入射光線與反射
光線的夾角為180。-60°=120°,則反射角=入射角為60。,如圖8所示。由于入射光線與水平方
向的夾角為60。,所以反射光線與入射光線之間的夾角為120。,從而求得反射角為60。。
圖2-19答案
【點(diǎn)撥】解決此題和例題2一樣,根據(jù)題意(或者生活情景)找出(畫出)反射
光線是關(guān)鍵。
練習(xí)3提示:在圖2-20答案左圖中,反射光線水平向左時(shí),與入射光線的夾
角為30。,入射角為15。,則平面鏡與水平方向成75。的夾角;在圖2-20答案
右圖中,反射光線與入射光線的夾角為150°,入射角和反射角都為75°,則平
面鏡與水平方向成15。的夾角。
圖2-20答案
【點(diǎn)撥】本題主要考查了光的反射定律的應(yīng)用。要靈活利用了光的反射定律求解,
要求會(huì)根據(jù)入射光線和反射光線確定平面鏡的位置。本題主要注意分兩種情況討
論,許多同學(xué)慣性思維是反射光線向右水平行進(jìn)而漏掉一種答案。
④綜合類
練習(xí)1【解題思路】?jī)纱畏瓷涞墓饩€與入射光線是始終平行的,因此,只要入
射光線的方向不變,兩次反射后的光線方向就不會(huì)改變。
解:由題意知,連接be即為入射光線ab的反射光線,作其夾角的平分線
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