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1、平面镜成像光路图的特征及应用天津市宝坻区教研室(301800) 戴军义务教育课程标准实验教科书物理八年级上册平面镜成像一节,有如图 1 所示的一幅光路图,仔细研究此图,我们发现:平面镜所成的虚像是由物体射向平面镜的入射光线经反射后,其相应反射光线反向延长后相交得到的,任意两条相应的反射光线反向延长线的相交点即为相应的虚像点,任意一条反射光线反向延长后必过相应的虚像点。把握上述特征,再结合平面镜成像特点,可以使我们灵活、快速地处理平面镜成像的光路作图问题。 图 1例 1(2007 年,泰安市中考题)如图 2 所示,平面镜上方有一竖直挡板 P,AB 和 CD是挡板左侧的发光点 S 发出的光经过平面
2、镜反射后的两条反射光线,请在图上作出发光点S(要求留下作图痕迹) 。分析与解:本题是已知平面镜和两条反射光线,求作物点。由于依据平面镜成像的特点(像与物的连线与镜面垂直,像与镜面的距离和物到镜面的距离相等)可由像点确定物点,而像点又可以由两条相应的反射光线反向延长得到,于是可确定此题的解题步骤为: 图 2 (1)将反射光线 AB 和 CD 反向延长,从而得发光点 S 的虚像点 S;(2)依据平面镜成像的特点,确定出发光点 S 的位置,如图 3 所示。若连接发光点 S 和相应的两个反射点 A、C,可进一步画出反射光线 AB 和 CD 所对应的入射光线 SA 和 SC,见图 3。 图 3例 2(2
3、005 年,长沙市中考题)图 4 中 S 是平面镜前一个发光点,SO 是一条入射光线,请在图中画出 SO 的反射光线及 S 在镜中所成像 S的位置。分析与解:本题是已知平面镜和一条入射光线,求作反 图 4射光线及像点。解题步骤为:(1)依据平面镜成像的特点,首先确定出像 S的位置; (2)因为入射光线 SO 所对应的反射光线一定过入射点 O,且此条反射光线反向延长后必过虚像点S, 于是用虚线连接 SO,再正向延长便得反射光线OA。如图 5 所示。 点评:上述两例中均已知入射光线或反射光线,在 图 5作相应的反射光线或入射光线时,当然可以运用光的反射定律,但运用题解所述方法免去了运用反射定律作图
4、量角度的麻烦,从而使问题的处理显得更加快捷、准确。 例 3(2007 年,威海市中考题)电视遥控器对着墙壁也能遥控电视机,如图 6 所示。图中从遥控器发出的光线经光滑墙壁反射后射入电视机的接收窗口,试画出其光路图。分析与解:将光滑墙壁看成是平面镜,此题仍相当于平面镜成像的反射作图问题。此题中已知平面镜及发光点、还知道反射光线所要经过的平面镜外一点,求作入射光线和反射光线,利用光的反射定律较难处理(关键是不容易确定入射点或反射点) ,但若利用平面镜成像光路图的特征,再结合平面镜成像特点,便可使问题的处理变得 图 6柳暗花明。 (1)依据平面镜成像的特点,首先确定出遥控器所成像的位置;(2)由于反射光线射入电视机的接收窗口,且反向延长后过像点,于是连接电视机的接收窗口及像点,便得到进入接收窗口的反射光线;(3)由遥控器向所得反射光线的反射点引入射光线,最后便得从遥控器发出的光线经光滑墙壁反射后射入电视机接收窗 图 7口的完整光路,如图 7 所示。由此看来,处理平面镜成像的反射作图问题,不仅要掌握平面镜成像的特点,而且要牢牢把握住平面镜成像光路图的上述特征。(本文发表在 2007 年 9 月 25 日的求知报 )