题文

小刚有一发光的小电珠（可看作为点光源S）如图所示，他需要的是向右射出的平行光．请帮他达到目的，画出得到平行光的光学器件，并画出光路图（两条光线）．

题型：问答题  难度：中档

答案

因题目要求是向右射出的平行光，故可选用凸透镜或凹面镜，如图所示：

据专家权威分析，试题“小刚有一发光的小电珠（可看作为点光源S）如图所示，他需要的是向右..”主要考查你对  球面镜（凸面镜、凹面镜），实像和虚像  等考点的理解。关于这些考点的“档案”如下：

球面镜（凸面镜、凹面镜）实像和虚像

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。

• 三种面镜的比较：
  

  	平面镜	凸面镜	凹面镜
  反射面	平面	凸面	凹面
  示意图
  对平行光的反射特点	（1）既不会聚也不发散 （2）光路可逆 （3）遵守光的反射定律	（1）有发散作用 （2）F是虚焦点 （3）光路可逆 （4）遵守光的反射定律	（1）有会聚作用 （2）F是实焦点 （3）光路可逆 （4）遵守光的反射定律
  成像	正立，等大虚像	正立，缩小虚像	正立，缩小的虚像
  应用	梳妆打扮用的镜子	汽车观后镜	太阳灶等

• 实像、虚像及其异同：
  1．实像物体上某点发出的光，经过面镜反射或透镜折射后的实际光线，如果是会聚的，其会聚点就是该点的实像点。镜前物体可以看成是由许多点组成的，对应于物体上每一个物点都有一个像点，这些像点就组成r 物体的实像。简单地说，实像是由实际光线会聚彤成的像。实像既可以用肉眼看到，义能被光屏接到。
  
  2．虚像物体上某点发出的光，经过面镜反射或透镜折射后的实际光线，如果是发散的，则它们不可能会聚，这时它们的反向延长线的交点，就是虚像点。对应于物体上每一个物点都有一个虚像点，这些虚像点就组成了物体的虚像。简单地说，虚像是由实际光线的反向延长线会聚形成的像。虚像只能用肉眼看到，不能用光屏接到。
  
  3. 实像与虚像的异同
  
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  初中物理试题
  问答题 虚像 实像 光线
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