例谈用虚设法解几何光学问题

虚设是一种大胆的设想,是一种创造性的思维活动。虚设应用得成功与否直接影响几何光学中许多问题的顺利解决。本文就几何光学中的虚设问题归类举例如下,供参考。 一、虚设物体 1、虚设物点,用特殊光线作图。这种问题有:①已知入射(或出射)光线,画出出射(或入射)光线;②光点(物点)在主光轴上。解答它们最根本的问题是设法利用特殊光线。 例1.如图1所示,作入射光线朋的折射光线。 析与解:AB光线非“特殊”(平行于主轴,通过光心,过焦点)光线。要直接画出它的折射光线是困难的,构成了这道题的难点。若假     

关于透镜成像作图高考复习的补扩

作为物理高考复习重点的几何光学问题,说到底就是光路问题.而透镜成像的作图方法其实就是对光路问题的研究方法,是光路复习的重中之重.透镜成像的作图,一般取几条特殊光线的光路进行研究,从而确定物体的像.中学常用的三条特殊光线是:(1)与主光轴平行的光线,经透镜后向焦点会聚;(2)通过焦点的光线,经透镜后与主光轴平行;(3)通过光心的光线,经透镜后传播方向不变.但是,这种说明较模糊.如:与主光轴平行的光线入射透镜后向什么焦点会聚;通过哪边焦点的光线,经透镜后为平行光线;对凹透镜成像的作图如何用这三条光线;发光点在主光轴上,如何作图,物体对主光轴的垂直高度大于透镜的线度又如何作图等等,都难得到圆满解答.下面就这几个问题作为透镜成像作图法的延拓,笔者谈点看法.     

透镜的主轴不可忽视

对于透镜成象问题,或者用公式解,或者用作图解. 关于透镜公式:1/u+1/v=1/f 其中一切有关的名词——光心、焦点、焦距、物距、象距,无一不是以透镜的主轴为“依托”. 关于透镜成象作图,人们总是选择三条特殊光线中的任意二条来完成.三条特殊光线是:①跟主轴平行的光线,折射后通过焦点;②通过焦点的光线;折射后跟主轴平行;③通过光心的光线经过透镜后方向不变.这三条特殊光线所依附的“根”,也是透镜的主轴. 我们所说的透镜成象,其限定条件是近轴光线.“近轴”就是以透镜的主轴为标准参考线.因此,透镜的主轴是透镜成象公式解和作图解的根本所在.忽视了透镜的主轴,有些问题将无法求解;而抓住了透镜的主轴,有些似乎无法求解的问题将能得到巧解. 例1.设法求出在凸透镜光轴上焦距以外的A点     

巧用特殊光线解光路作图题

光路作图题历来是作图题的重点内容,综观近年来各地光路作图题都是以基本的反射或折射的光路图为主,同时也出现了一些结合生活实际的光路作图题,让同学们在用光路图去解决实际问题的同时,感受物理知识在实际生活中的应用.而如何作好光路图,其关键在于透彻理解光的反射定律、平面镜成像的特点、光的折射定律及透镜对光线的作用等知识.现重点谈谈如何巧用特殊光线作光路图,以供同学们学习时参考.     

光学“黑箱”题例析

光学“黑箱”作图题,是初中物理常见的题型。如何做好这类题,现举例浅析如下。光学“黑箱”作图,具体说就是将部分情况未知的“黑箱”,根据入射光线和出射光线的情况,填画适当类型的光学器件。光学“黑箱”题解题思路可分为三步:第一步,看光线的分布情况及光束性质的变化情况(即光线是在“黑箱”的同侧还是在两侧或旁边),确定器件的种类(是反射类还是折射类)。第二步,根据出射光线的变化规律,确定具体器件。第三步,找出光路的转折点,即反射点或折射点。具体做法是:向“黑箱”内延长入射光线,并反向延长与入射光线对应的出射光线,其交点为光…     

中考物理作图题解题技巧

在各地的中考试卷中,作图题一般有2~3题,所占的分值一般为4~6分,初中物理中考作图题主要集中在光学、力学、电学和电磁学,题目难度虽不大,但考查的知识面较广,综合性较强,同学们经常丢分,如果不掌握好相关的物理概念和规律,要正确解答作图题是很困难的,下面就以中考作图题为例加以分析.一、单一类作图题1.光学作图题大致可以分为光路作图和平面镜成像作图两类.光路作图是根     

让学生探究通过透镜光心光线的传播特点

1　问题的提出在透镜成像的光路作图教学中 ,我们常要用到三条特殊光线 ,它们分别是 :平行于主轴的光线 ,过焦点的光线及过光心的光线 .关于透镜对前面两种特殊光线的作用规律 ,现有中学物理教材都能够作出必要的分析与说明 ,以利于学生理解和掌握 .但关于透镜对通过光心光线的作用特点 ,则讲得较为笼统 ,缺乏充分论述 ,难以满足某些学生的认知要求 .因此在教学中 ,常会遇到学生问及“为什么通过透镜光心的光线传播方向保持不变 ?”这样的问题 .其实 ,课本上已为我们回答这一问题作了理论和实验的铺垫 .只要教师稍加引导 ,学生自己就可以在…     

1999年高考物理总复习指导——谈光路作图中的几个问题

1998年4月21日,国家教育部正式公布了《现行普通高中物理教学内容调整范围》。这次公布的调整范围,降低教学要求的内容其中一条是:“不要求学生利用透镜公式进行计算”。那么,光路作图将是学生必须熟练掌握的内容。就光路作图中的①一般光线与特殊光线的关系;②成像与观像问题;③光路可逆性的利用这几个问题,加以说明,供读者参考。例1.如图1所示,MN 与某一透镜 L 的主光轴重合,S 是一点光源,S′是 S 通过 L 所成的像。试通过作图法确定透镜 L 的光心、焦点位置及透镜的性质。     

凸透镜成像作图的另两条特殊光线

在薄透镜成像的几何作图中 ,教材中介绍了三条特殊光线 ,即通过光心的光线、平行主轴的光线和通过焦点的光线 ,对于凸透镜来说 ,由同一物点发出的这三条光线经凸透镜折射后会聚一点 ,即为像的位置 .利用这三条特殊光线对绝大多数成像作图题是完全可以解决的 ,但是 ,对个别问题仅靠这三条光线就无能为力了 ,为使凸透镜成像作图能更加完美与方便 ,下面再介绍两条特殊光线 .1　通过二倍焦点的光线根据透镜成像公式 1ｕ +1ｖ =1ｆ ,若点光源在 2倍焦点处 ,将ｕ =2ｆ代入上式得ｖ =2ｆ,故在二倍焦点处发光点Ｓ的像点Ｓ′位于凸透镜另一侧 2倍焦点…     

中考典型光学试题例析

1、如图1所示,AO是入射光线,OB是其经某一光学元件后的出射光线,请你用学过的光学元件在图上用作图法确定它们的位置。说明:本题重在考查是否理解光的反射定律、折射规律和透镜的性质。解本题要有较高的分析推理能力。分析:本题属改变光路的问题,光在传播过程中遇到面镜发生反射,遇到透镜发生折射都能改变光路。可选光学元件及其位置有以下8种(如图2所示)。     

光现象作图考点透视与突破

<正>光现象作图能有效考查同学们灵活应用光现象概念和规律建构物理模型的科学思维能力,为提升同学们的作图技能,下面通过考点归类剖析,提炼解题技法,以期达到举一反三、触类旁通之功效。一、光的反射定律作图1.命题角度:常考查的光的反射定律作图题有两类:(1)已知入射(或反射)光线画出反射(或入射)光线;(2)已知入射光线和反射光线画平面镜。     

透镜成像作图的又一特殊光线

透镜成像作图是几何光学中很重要的知识点,也是会考、高考的热点.现行高中物理教材介绍了透镜成像作图的3条特殊光线,笔者在教学中发现了第4条特殊光线:线状物体发出的与其本身重合的光线,经透镜折射后,折射光线必和线状物体的像重合. 如图1,设线状物体AB经过透镜所成     

中考中的光学作图题

光学作图题主要考查同学们作图的基本技能和应用作图解决物理问题的能力。本文就近几年来的中考试题进行归类。 一、平面镜作图题 用平面镜改变光线的方向、平面镜成像是常见的平面镜作图题。这类题是光的反射定律、平面镜成像特点(对称法)的重要应用。     

虚物作图法的探索

一、问题的提出通常利用三条特殊光线作图法,求物体经共轴光具组所成的像时,会遇到下述情况。如图1:当物体AB上A点发出的光束,经第一光具折射后是会聚的,但不待光束到达会聚点即遇第二光具,此时因三条入射光线并非特殊光线通常情况下,较难直接求得最后所成像的位置。那么能否用三条特殊光线作图法,求出上述情况下物经光具组所成的像呢?     

光学作图类析

近几年中考中光学作图题时常出现,它涉及①光的直线传播的应用②根据光的反射定律和平面镜成像作光路图③根据光的折射作光路图④根据凸透镜和凹透镜对光线的会聚、发散完成光路．     

巧思妙解初中光学竞赛作图题

要想在物理竞赛中取得好的成绩，除了要牢固地掌握好双基以外，还必须具有敏捷的思维方法和解题的特殊技巧．如在光学作图题中，一般采用三条特殊光线中的任意两条就可完成大部分透镜的成像光路图问题．但当入射（或出射）光线不是三条特殊光线，而是任意一条靠近主轴的光线，如何作出它经透镜作用后的出射（或入射）光线呢？粗看起来这类竞赛题似乎像是超纲问题，但如果利用本文下述虚拟法，则可利用所学光学知识顺利地作出正确的解答．一、虚拟发光点法例１如图１ａ所示，ＡＭ为一条入射光线，试画出它经凹透镜作用后的出射光线，解析在入…     

初中物理中有关凸透镜的作图

初中物理中有关凸透镜的作图靖远县东湾中学张生奎在初中物理的几何光学中，有关光通过凸透镜的例子很多。一般用特殊光线作光路图比较容易，可选取三条特殊光线里的两条：１．通过光心的光线，经过透镜后方向不变。２．通过焦点的光线，折射后跟主轴平行。３．跟主轴平行...     

对一道物理试题的讨论

《初中升学试题及解答(物理)》(邬里编天津新营出版社1980年版)一书第23页上,有这样一道光学题:如图,已知凸透镜的焦点 F_1和 F_2,物体竖直在主轴上,在光屏上得到象,象长比物长大一倍。用作图法求物体和光屏在主轴上的位置(用公式解不得分),并写出作图步骤(不要求证明)。     

光学成象几何作图的等效法

几何光学是在一定条件下研究光在均匀介质中的直线传播,而光学成象则是个核心问题。研究光学成象,可分别从两个途径进行:其一是用一套公式进行计算;另一是几何作图。这两者完全等效,互相联系,不能偏废。前者要在近轴光学条件下进行,可运用简单的、对称的高斯公式等一系列成象公式进行计算,故称之为高斯光学。几何作图则是研究几何光学的一种特殊方法,当然,它也仅限于近轴光学(即高斯光学)条件之内。本文着重从这方面进行讨论。 光学成象的几何作图,是运用“光线”这一概念和抓住三条特殊光线的特点而进行研究的。其方法可以分为两种情况:一种情况是主轴外一物点成象;另一种情况是主轴上一物点成象。     

巧解常见光学作图难点

在光学作图题中,有些问题不能直接利用光的有关定律解决.本文总结的一些方法很方便用于解决常见光学作图难点,学生也很容易理解和掌握.一、光发生反射和折射时,根据反射光线或折射光线可确定像.例1某发光点S发出的两条光线经平面镜反射后形成的光线如图1所示,请完成光路图并确定发光点的位置.