举一反三学物理——光的反射作图

□郑祥波

举一反三学物理
——光的反射作图

□郑祥波

作图题在考试中属于常见的题型，而针对于光的反射定律设计的光学作图题是最常见的命题.下面以一道中考题为例介绍如何解答这类问题.

例题：如图1所示，请你画出点光源S发出的两条光线经平面镜反射后的反射光线.

图1

图2

解析：本题有两种作法：

第一种作法：通过平面镜作出S的对称点S′，连接S′和入射点A、B并延长，A C、B D即为反射光线，如图2所示.

第二种作法：先过入射点垂直镜面作出法线，根据反射角等于入射角，在法线下侧画出反射光线，再将反射光线反向延长相交于一点即为像点.

点评：解答本题应掌握以下知识点：反射光线、入射光线、法线在同一个平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角.平面镜成像的特点：像与物大小相等，连线与镜面垂直，到平面镜的距离相等，左右相反.

这道题的已知条件是知道点光源和两条入射光线求作两条反射光线.经过变形：如果知道两条反射光线，又如何作出点光源和两条入射光线？

图3

如图3所示为光源S发出的光经过平面镜反射后的两束反射光线，画出光源S位置.

解析：本题有两种作法：

第一种作法：根据反射光线反向延长过像点，作出像点S′，再根据平面镜成像的特点：像与物关于平面镜对称作出发光点S的位置，补画出入射光线.如图4所示.

第二种作法：根据光的反射定律：反射光线、入射光线、法线在同一个平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角，作出两条反射光线对应的入射光线，两条入射光线的交点即为发光点的位置.如图5所示.

图4

图5

点评：本题用到了光的反射定律、反射光线反向延长线过像点、像与物关于平面镜对称等知识点.提供了两种解题思路：先将反射光线反向延长作像点后由平面镜成像的对称性作发光点，或先根据光的反射定律作出发光点，再根据平面镜成像的对称性作出像点.

这道题的已知条件是知道两条反射光线求作点光源和两条入射光线.经过变形：如果知道反射过程中的一条反射光线和一条入射光线，如何作点光源？

图6

如图6所示，是某同学作的光路图，他只画了一条入射光线和另一条反射光线，请你帮他找出发光点S和像点S′，并完成整个光路图.

解析：过反射点作垂直于平面镜的法线，根据反射角等于入射角画出该反射光线的入射光线，与原来的入射光线相交点为发光点S，再找出S关于平面镜对称的点（即像点S′），并连接光源S与反射点完成光路.如图7所示.

图7

点评：本题利用了光的反射定律作图，同时还考查了平面镜成像的特点.