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在我们的生活中经常会遇到“看到像了”这种问题。“像”并非实物,但是通过“像”可以研究与之有关的物体的位置、大小、形状,解决生活中很多问题。因此,我们应该学好这部分知识光学中的“视区”,所谓视区即光学问题中能够看到成像或干涉现象的区域。有些同学认为这个问题难以琢磨,事实并非如此,这里就这个问题做简单总结。
一、有关发光点所成像的“视区”
根据光学原理,先做出发光点光源S经平面镜上、下边缘反射后的光线。因为所成的像是虚像,所以经上、下边缘反射后的光线以及平面镜所围成的区域即为“视区”,如图1中的A区(斜线部分)。
通过分析,说明只有在A区内才能看到光源S的像。
如果是透镜成像,同样先做出发光点光源经透镜上、下边缘折射后的光线,如果是虚像,则经上、下边缘折射后的光线以及透镜所围成的区域为“视区”,如图2、图3A区(斜线部分);如果是实像,则经凸透镜上、下边缘折射后的光线在像后(指图4的右边)所张开的最大区域为“视区”, 如图4中的A区(斜线部分)。
同样站在A区以外的区域看不到光源所成的像。
实际中更多的是物体成像。
二、有关发光物体所成像的“视区”
物体成像,首先做出发光物体通过平面镜或在透镜在所成的像,按照前面第一个问题所描述的方法,分别做出物体上、下两个端点像的视区范围,然后找出物体上、下两端点像的视区范围的公共部分,即为物体全部像的“视区”,如图5、图6、图7中的A区(阴影部分)为物体MN全部像的“视区”,而B、C区域只是物体MN部分像的“视区”。B区看到的是物体MN上部的像,在C区看到的是物体MN下部的像。
三、能够看到干涉现象的“视区”
根据产生干涉现象的原理,在两个相干光源发生的光束的重叠区域或一个光源分成的两个相干光束的重叠区域即为能够看到干涉现象的“视区”。
现在举例说明:
(一)、如图8,在平面镜MN左方有一个点光源S,S与MN间的竖直距离很小,用斜线表示出能够看到的干涉区域:
解:由发光点S发出的一部分光束(双箭头所夹区域)和由平面镜MN反射后的那部分光束(单箭头所夹区域)为两束相干光,它们照射的重叠区域即为相干区域。
(二)、将两个焦距为f的凸透镜L1、L2分别用纸板遮住它们的上半部和下半部,沿主轴拉开一倍的距离,如图9,点光源S置于透镜主轴上,在L2左侧一倍焦距处,画出点光源S经透镜L1、L2折射后的光束,用斜线画出两光束发生干涉的区域。
解:光线SA和SO所夹光束与光线SB和SO所夹光束为相干光束。这两束相干光分别经L2、L1两个透镜折射后的重叠区域即为干涉区域。
综上所述,找出像的视区关键是找出射向平面镜或者透镜上、下两个边缘的光线经过平面镜反射后或经过透镜折射后的传播方向。找干涉区域时,关键在于找出两束相干光束重叠的区域。
在我们的生活中会经常用到与光学中“视区”有关的问题:汽车观后镜、探照灯能够、手电筒、望远镜、哈哈镜,以及雨后看到的彩虹等,它们为我们的生活增添了神奇的色彩。在学习中应该以对科学知识强烈的求知欲努力学好物理科学知识,为我们的生活再添光彩。
根据以上总结的“视区”的做法,我们可以找出下列各物体MN的视区(如阴影所示)。
一、有关发光点所成像的“视区”
根据光学原理,先做出发光点光源S经平面镜上、下边缘反射后的光线。因为所成的像是虚像,所以经上、下边缘反射后的光线以及平面镜所围成的区域即为“视区”,如图1中的A区(斜线部分)。
通过分析,说明只有在A区内才能看到光源S的像。
如果是透镜成像,同样先做出发光点光源经透镜上、下边缘折射后的光线,如果是虚像,则经上、下边缘折射后的光线以及透镜所围成的区域为“视区”,如图2、图3A区(斜线部分);如果是实像,则经凸透镜上、下边缘折射后的光线在像后(指图4的右边)所张开的最大区域为“视区”, 如图4中的A区(斜线部分)。
同样站在A区以外的区域看不到光源所成的像。
实际中更多的是物体成像。
二、有关发光物体所成像的“视区”
物体成像,首先做出发光物体通过平面镜或在透镜在所成的像,按照前面第一个问题所描述的方法,分别做出物体上、下两个端点像的视区范围,然后找出物体上、下两端点像的视区范围的公共部分,即为物体全部像的“视区”,如图5、图6、图7中的A区(阴影部分)为物体MN全部像的“视区”,而B、C区域只是物体MN部分像的“视区”。B区看到的是物体MN上部的像,在C区看到的是物体MN下部的像。
三、能够看到干涉现象的“视区”
根据产生干涉现象的原理,在两个相干光源发生的光束的重叠区域或一个光源分成的两个相干光束的重叠区域即为能够看到干涉现象的“视区”。
现在举例说明:
(一)、如图8,在平面镜MN左方有一个点光源S,S与MN间的竖直距离很小,用斜线表示出能够看到的干涉区域:
解:由发光点S发出的一部分光束(双箭头所夹区域)和由平面镜MN反射后的那部分光束(单箭头所夹区域)为两束相干光,它们照射的重叠区域即为相干区域。
(二)、将两个焦距为f的凸透镜L1、L2分别用纸板遮住它们的上半部和下半部,沿主轴拉开一倍的距离,如图9,点光源S置于透镜主轴上,在L2左侧一倍焦距处,画出点光源S经透镜L1、L2折射后的光束,用斜线画出两光束发生干涉的区域。
解:光线SA和SO所夹光束与光线SB和SO所夹光束为相干光束。这两束相干光分别经L2、L1两个透镜折射后的重叠区域即为干涉区域。
综上所述,找出像的视区关键是找出射向平面镜或者透镜上、下两个边缘的光线经过平面镜反射后或经过透镜折射后的传播方向。找干涉区域时,关键在于找出两束相干光束重叠的区域。
在我们的生活中会经常用到与光学中“视区”有关的问题:汽车观后镜、探照灯能够、手电筒、望远镜、哈哈镜,以及雨后看到的彩虹等,它们为我们的生活增添了神奇的色彩。在学习中应该以对科学知识强烈的求知欲努力学好物理科学知识,为我们的生活再添光彩。
根据以上总结的“视区”的做法,我们可以找出下列各物体MN的视区(如阴影所示)。