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透镜作图是光学的难点,同学们常常混淆三条特殊光线的传播特点,若利用“口诀法”则可巧解,迅速提高解题效率。下面结合中考常考问题归类剖析。
考点一:根据三条特殊光路完善光路图
熟记透镜对三条特殊光线的传播特点是解题关键。如图是标注序号①、②、③的三条特殊光线分别经过凸透镜(图1)和凹透镜(图2)折射后的传播路径。
根据以上光路图可归纳透镜对三条特殊光线的传播特点为:(1)过透镜光心的入射光线经透镜折射后传播方向不变;(2)平行于主光轴的入射光线经凸透镜折射后过焦点(凹透镜的折射光线反向延长过同侧虚焦点);(3)过凸透镜焦点(正向延长过凹透鏡异侧虚焦点)的入射光线经透镜折射后平行于主光轴射出。在第二点的基础上利用光路的可逆性即可识记第三点。
例1(2020·广东)请画出图3中入射光线经凸透镜后的折射光线。
解析:平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点。过透镜光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变。
答案:如图4所示
例2(2020·四川·自贡)请在图5中画出光线经过凹透镜后的光路图。(F为焦点)
解析:由图可知,上面的入射光线平行凹透镜的主光轴,则折射光线反向延长线通过焦点;下面的入射光线经过焦点,则折射光线平行于主光轴。
答案:如图6所示
小结:解决此类题的方法可简记为如下口诀:(1)过心入射折不偏——入射光线过光心传播方向不变;(2)平轴入射折过焦——平行于主光轴的光线经透镜折射后折射光线过焦点;(3)过焦入射折平轴——入射光线经透镜折射后平行于主光轴。
考点二:根据透镜对光的作用填透镜类型
理解透镜的“会聚”与“发散”的真正内涵是解决此类问题的关键。凸透镜对光线有会聚作用是指光线通过凸透镜折射后,折射光线比原来的入射光线沿原方向传播更靠近主光轴,使它的光束变窄(如图7)。凹透镜对光线有发散作用是指光线通过凹透镜折射后,折射光线比原来的入射光线沿原方向传播更远离主光轴,使经过它的光束变宽(如图8)。
例3(2020·湖南·岳阳)如图9所示,根据入射光线和出射光线,在如图的方框中画出适当的透镜。
解析:如图10所示,延长入射光线发现折射光束相对于入射光束更靠近主光轴,即折射光束变窄,所以该透镜对光线有会聚作用,因此填凸透镜。
答案:如图10所示
小结:解决此题的方法可简记为如下口诀:(1)入线延长看折线——把入射光线延长,看折射光线的位置;(2)窄凸宽凹把镜填——如果折射光线在入射光线的内侧(变窄)则填凸透镜,反之如果折射光线在入射光线的外侧(变宽),则填凹透镜。
(作者单位:山东省枣庄市第三十九中学)
考点一:根据三条特殊光路完善光路图
熟记透镜对三条特殊光线的传播特点是解题关键。如图是标注序号①、②、③的三条特殊光线分别经过凸透镜(图1)和凹透镜(图2)折射后的传播路径。
根据以上光路图可归纳透镜对三条特殊光线的传播特点为:(1)过透镜光心的入射光线经透镜折射后传播方向不变;(2)平行于主光轴的入射光线经凸透镜折射后过焦点(凹透镜的折射光线反向延长过同侧虚焦点);(3)过凸透镜焦点(正向延长过凹透鏡异侧虚焦点)的入射光线经透镜折射后平行于主光轴射出。在第二点的基础上利用光路的可逆性即可识记第三点。
例1(2020·广东)请画出图3中入射光线经凸透镜后的折射光线。
解析:平行于主光轴的光线经凸透镜折射后将过焦点。过透镜光心的光线经凸透镜折射后传播方向不改变。
答案:如图4所示
例2(2020·四川·自贡)请在图5中画出光线经过凹透镜后的光路图。(F为焦点)
解析:由图可知,上面的入射光线平行凹透镜的主光轴,则折射光线反向延长线通过焦点;下面的入射光线经过焦点,则折射光线平行于主光轴。
答案:如图6所示
小结:解决此类题的方法可简记为如下口诀:(1)过心入射折不偏——入射光线过光心传播方向不变;(2)平轴入射折过焦——平行于主光轴的光线经透镜折射后折射光线过焦点;(3)过焦入射折平轴——入射光线经透镜折射后平行于主光轴。
考点二:根据透镜对光的作用填透镜类型
理解透镜的“会聚”与“发散”的真正内涵是解决此类问题的关键。凸透镜对光线有会聚作用是指光线通过凸透镜折射后,折射光线比原来的入射光线沿原方向传播更靠近主光轴,使它的光束变窄(如图7)。凹透镜对光线有发散作用是指光线通过凹透镜折射后,折射光线比原来的入射光线沿原方向传播更远离主光轴,使经过它的光束变宽(如图8)。
例3(2020·湖南·岳阳)如图9所示,根据入射光线和出射光线,在如图的方框中画出适当的透镜。
解析:如图10所示,延长入射光线发现折射光束相对于入射光束更靠近主光轴,即折射光束变窄,所以该透镜对光线有会聚作用,因此填凸透镜。
答案:如图10所示
小结:解决此题的方法可简记为如下口诀:(1)入线延长看折线——把入射光线延长,看折射光线的位置;(2)窄凸宽凹把镜填——如果折射光线在入射光线的内侧(变窄)则填凸透镜,反之如果折射光线在入射光线的外侧(变宽),则填凹透镜。
(作者单位:山东省枣庄市第三十九中学)