题文

画出图中6个框中应放置的光学元件（入射光是单色光，框中只放一个元件）。

题型：操作题  难度：中档

答案

据专家权威分析，试题“画出图中6个框中应放置的光学元件（入射光是单色光，框中只放一个..”主要考查你对  光的反射的光路图，球面镜（凸面镜、凹面镜），凸透镜对光的作用，凹透镜对光的作用  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

光的反射的光路图球面镜（凸面镜、凹面镜）凸透镜对光的作用凹透镜对光的作用

考点名称：光的反射的光路图

• 光的反射现象的几个名词：
  
  入射点O：光线射到反射面上的一点
  入射光线AO：射向反射面上的光线
  反射光线OB：被反射面反射的光线
  法线ON：过入射点O垂直于反射面的直线，作图时，ON常画成虚线
  入射角i：入射光线AO与法线ON的夹角
  反射角r：反射光线OB与法线ON的夹角；
  
   

• 几种特殊的光路：
  ①当入射光线垂直于反射面入射时，入射角为零度，反射角也为零度；入射光线、法线、反射光线三线重合，但两光线方向相反
  ②互相平行放置的平面镜，当光照到其中一块平面镜上时，反射光线经另一个平面镜反射后，与原入射光线平行

• 光反射时的作图方法：
  

  类型	作图方法
  已知入射光线作反射光线	先找出入射光线与反射面的交点（入射点)，过入射点作垂直于界面的直线——法线，将法线作为角的一边，以入射点作为角的顶点，在图中作一角等于入射角的线，该线就是反射光线，并注明光线方向
  已知反射光线作入射光线	先找出反射光线与反射面的交点（入射点)，过入射点作垂直于界面的直线——法线，将法线作为角的一边，以入射点作为角的顶点，在图中作一角等于反射角的线，该线就是入射光线，注意光线方向是从光源射向入射点的
  已知入射光线和反射光线确定平面镜的位置	先作出入射光线和反射光线夹角的平分线，此线为法线。过入射光线与反射光线的交点(角的顶点或者说是入射点)作垂直法线的一条直线，该直线为平面镜的位置

  例：如图所示，在0点放置一个平面镜，使与水平方向成60^。角的太阳光经0点反射后，水平射入窗口P中。请你在图中画出平面镜的位置，并标出反射角的度数。
  
  解析：可先画出O点射向窗口P的反射光线，再作反射光线与入射光线夹角的角平分线即法线，最后过O点作法线的垂线即平面镜的位置。入射角+ 反射角：180^。一60^。=120^。，又因为反射角：入射角，所以反射角为60^。。
  答案：如图所示
  

考点名称：球面镜（凸面镜、凹面镜）

• 凸面镜定义：
  用球面的外侧作反射面的球面镜叫做凸面镜。
  
  凹面镜定义：
  凹面的抛物面镜，平行光照于其上时，通过其反射而聚在镜面前的焦点上，反射面为凹面，焦点在镜前，当光源在焦点上，所发出的光反射后形成平行光束，也叫凹镜，会聚镜。
  

• 凸面镜：
  1. 原理：
      平行光线投射到凸面镜上，反射的光线将成为散开光线，如果顺着反射光线的相反方向延伸到凸面镜镜面的后面，可会聚并相交于一点，这一点就是凸面镜的主焦点（F），属虚性焦点   
       从物体的某一点（A）作一与主轴平行的直线为入射光线，入射光线到达球面镜镜面时，发生反射，反射后的方向相反的直线为反射光线，此反射光线必然通过主焦点（F）。
       从物体的同一点（A）通过镜面的曲率中心（C）的连线为副轴，此副轴与上述通过主焦点的反射光线发生相交的点（A′），即为该物体成像之处。
  
  顶点 镜面的中心点O称为镜的顶点。
  中心 球面的球心C称为镜面中心。
  主轴 连结顶点O与镜面中心的点划线。
  焦点 跟主轴平行的近轴光线射到球面上，反射光线会聚于主轴上一点，这一点称为焦点，用字母F表示。
  焦距 焦点到顶点的距离叫焦距，用字母f表示。
  作用 凸面镜具有发散作用。
  
  2. 应用：
      凸面镜应用较为广泛，可用于转弯镜、广角镜等，最为常见的就是倒车镜与哈哈镜，利用了对光发散的原理，可以扩大视野，从而更好地注意到后方车辆的情况。（汤匙的背面就相当于一个凸面镜，而正面凹下去的地方就相当于一个凹面镜）
  
  凹面镜：
  1. 成像原理：凹面镜的原理是反射成像。
  
  2. 成像规律：
        当物距小于焦距时成正立、放大的虚像，物体离镜面越远，像越大。当物距大于1倍焦距小于2倍焦距时，成倒立、放大的实像，当物距等于2倍焦距时，成倒立、等大的实像，当物距大于2倍焦距时，成倒立、缩小的实像，物体离镜面越远，像越小。成的实像与物体在同侧，成的虚像与物体在异侧。
        凹镜不仅可以使平行光线汇聚于焦点，还能使焦点发出的光线反射成平行光。
  
  3. 焦距：
  物体位于凹球面镜球心外时，成倒立缩小的实像，像位于焦点与球心之间；
  物体位于焦点与球心之间时，成倒立放大的实像，像位于球心外侧；物体位于焦点以内时，成正立放大的虚像，像在镜面的另一侧。
  U=f时不成像。 焦距在镜面前圆心后，但不在R/2处。
  但如果入射光线是近轴光线，则可近似认为焦距在R/2处。
  
  4. 光学特点：
  （1）凹面镜上的反射现象都遵从光的反射定律。
  （2）平行于主轴的光线经凹面镜反射后，反射光线会聚于焦点处。凹面镜的焦点是实际光线的会聚点，因此是实焦点。
  （3）凹面镜对光线起会聚作用，因此焦距越小，会聚本领越大。
  （4）四条特殊光线：平行于主轴的光线经凹面镜反射后，会聚于焦点；过焦点的入射光线经反射后平行于主轴；过球面中心的入射光线沿原路反回；从顶点入射的光线与其反射光线关于主轴对称。
  
  5. 应用：
  （1）利用凹面镜对光线的会聚作用：太阳灶、台灯、电视卫星天线、雷达。
  （2）利用过焦点的光线经反射后成为平行于主轴的平行光:探照灯、手电筒以及各种机动车的前灯。 还有太阳能焊接机，医用头灯，反射式望远镜等。