光學(xué)暗箱問題的解題思路

編輯: 逍遙路 關(guān)鍵詞: 高中物理 來源: 高中學(xué)習(xí)網(wǎng)


    近幾年各地中考中有關(guān)光學(xué)的暗箱題很多,解題時(shí)不少學(xué)生出錯(cuò),例如下面一題:
  
  ?在圖1所示的方框中畫出一個(gè)合適的光學(xué)元件,并完成光路圖.
  


  圖1                圖2
  

  有些學(xué)生認(rèn)為:方框前是會(huì)聚光線,經(jīng)框內(nèi)光學(xué)元件后成平行光線,于是就相當(dāng)然地畫上了一個(gè)凹透鏡,如圖2所示.此答案是錯(cuò)誤的.產(chǎn)生錯(cuò)誤的原因是學(xué)生在審題時(shí)沒有看光線上的箭頭圖示,因?yàn)樯线叺碾p箭頭光線經(jīng)凹透鏡后是不會(huì)折射到方框后的下方的;同理下邊的單箭頭光線也不會(huì)折射到方框后的上方的.正確解法應(yīng)為:先將會(huì)聚光線延長(zhǎng),在框內(nèi)交于一點(diǎn)O,然后經(jīng)框內(nèi)光學(xué)元件折射后平行,此光學(xué)元件必為凸透鏡,其位置應(yīng)能使O點(diǎn)為透鏡的焦點(diǎn),如圖3所示.
  


  圖3
  

  ?暗箱題一般要求填上光學(xué)元件,并作出光路圖,解此類題應(yīng)從3個(gè)方面考慮問題.
  
  ?1.根據(jù)光路的方向確定光學(xué)元件.
  
  ?一般來說,入射光線和出射光線若在方框同側(cè)(或相互垂直),是反射,應(yīng)為面鏡;若在方框兩側(cè)則是折射,應(yīng)為透鏡.
  
  ?2.確定元件的位置.
  
  ?一般情況下入射光線和反射光線或折射光線的延長(zhǎng)線的交點(diǎn)即是光學(xué)元件的位置.
  
  ?3.正確運(yùn)用幾何作圖方法.
  
  ?根據(jù)反射、折射定律及光學(xué)元件的作用作圖.在有些題中,應(yīng)特別注意光線上的箭頭.某入射光線經(jīng)框內(nèi)光學(xué)元件后折射光線在什么位置,這是很重要的一點(diǎn),千萬不能馬虎.
  
  ?例平行光束分別射入圖4、5、6所示的方框內(nèi),試在方框內(nèi)分別填上透鏡或面鏡,使之產(chǎn)生如圖中所示的效果.
  


  圖4                 圖5
  

  解:根據(jù)上述1、2、3方面考慮,就可決定光學(xué)元件的名稱及位置.
  


  圖6
  

 ?圖4:因入射光線方向被改變90°,可以判定方框內(nèi)的光學(xué)元件為平面鏡,平面鏡的位置如圖7所示.
  


  圖7
  

  圖5:因入射光線和出射光線分居方框兩側(cè),故框內(nèi)為透鏡.作主軸輔助線MN,根據(jù)光路可逆可知,因平行光線經(jīng)方框內(nèi)元件后為發(fā)散光線,故應(yīng)填凹透鏡,其位置如圖8所示.
  


  圖8                              圖9
  

  圖6:因入射光線與出射光線在同側(cè),可判定光學(xué)元件為面鏡.又因會(huì)聚光線經(jīng)方框內(nèi)元件后為平行光線,故應(yīng)填凹面鏡,其位置如圖9所示.
  
  


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