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文档简介
专题02利用光的反1寸定律作图
命题依据:光的反射定律内容
反射光线、入射光线和法线在同一平面内;反射光线和入射光线分居法线两侧;反
射角等于入射角。光路是可逆的。
由此可见,对于反射光路图中,有三个要素即入射光线、反射光线、反射面(或法
线)。在这三个要素中只要知道任意两个就可做出第三个。
题型分类:利用光的反射定律作图考法
(1)根据要求作出入射光线(或反射光线);
(2)根据光的反射定律以及入射角大小,标出反射角大小;
(3)根据给定的入射光线和反射光线,作出法线;
(4)根据给定的入射光线和反射光线,画出反射面;
(5)根据光的反射定律找发光点(物体点)或像点。
由此可见,(1)(3)(4)为画线类;(2)为找角类,一般和画线类综合在一起;
(5)为找点(成像)类。
利用光的反射定律作图注意事项
(1)注意“箭头”方向;
(2)法线一定要画成“虚线”;
(3)一般涉及角度的作图题,要标出入射角、反射角的大小;
(4)注意反射面的正面和反面;
(5)反射面和法线间要有垂直符号。
1.反射定律画线类作图
①已知入射光线、反射面(平面镜)画反射光线
解题技巧:
找入射点,过此点做反射面(镜面)的垂线,即法线。
方法步骤:
•画出法线。先找入射光线与反射面的交点(入射点),过入射点作垂直于反射面
的直线即法线;
•量出(算出)入射角大小;
•画出反射光线。根据反射角与入射角相等,作出反射光线(标箭头)。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,注意光线方向。
华
R射法、岁/(代绞
77777777777777^^77777777777777
图2-1
例题1(中考题型)如图2-1所示,入射光线与镜面成30。角,请画出反射光线并
标出反射角及度数。
1
图2-2
【解题思路】根据反射定律进行分析。首先找到入射点做出法线,再从题图中可以
知道入射光线与镜面的夹角是30°,所以入射角为90°-30°=60。。根据反射角
等于入射角,反射光线与镜面的夹角也为30°,在法线右侧做出反射光线,如图2-3
所示。
图2-3
【点评】此题主要考查了光的反射定律的应用,首先要熟记光的反射定律的内容,
并要注意入射角与反射角的概念。同时要注意法线要用虚线表示。
此题2021年重庆、徐州、内江、贺州、湘西州、柳州、盐城都是这样简单命题的。
例题2(中考题型)如图2-4所示,一束光射到两个相互垂直的平面镜上,请画出
经两个平面镜反射的光路图。
图2_4
【解题思路】根据光的反射定律作出两次反射,完成光路图。过入射点垂直反射面
作出法线,再根据反射角等于入射角作出反射光线。注意反射光线到达下面的反射
面再次进行反射。如图2-5所示。
图2-5
【点拨】注意相互垂直的平面镜上第二次反射的反射光线与第一次反射的入射光线
平行。此题2021年娄底、攀枝花以这样的形式借助自行车尾灯命题。
练习1如图2-6所示是从空中的a点射向镜面的一束光,请画出反射光线。
2
图2-6
练习2如图2-7甲自行车尾灯是保证夜间行驶安全的重要装置。其内部由许多相
互垂直的小平面镜构成,这样可以保证将射向尾灯的光原路反射回去。图乙为其两
个小平面镜的简化示意图。平面镜A和B相互垂直。一束光与平面镜A成30。角射
向平面镜A。请画出入射光线经过这两个平面镜的光路图,并标出在平面镜B上发
生反射时的反射角及度数大小。
图2-7
练习3(中考题型)潜水艇下潜后,艇内人员可以用潜望镜来观察水面上的情况。
潜望镜的主要光学元件是两块平面镜,在图2-8中画出入射光线经潜望镜进入人眼
的光路图。
图2-8
②已知反射光线、反射面(平面镜)画入射光线
解题技巧:
找入射点(或者反射点),过此点做反射面(镜面)的垂线,即法线。
方法步骤:
•先画出法线。再找反射光线与反射面的交点(入射点),过入射点作垂直于反射
面的直线即法线;
•量出(算出)入角大小;
•画出入射光线。根据反射角与入射角相等,作出入射光线(标箭头)。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。
此题型的基本题目和①其实是一样的,在中考试题中2021年淮安、2020年南宁、
安徽和上海命制这样的考题,所以基础题就不再举例。
例题1如图2-9所示,AB是从某光源发出的一条入射光线,CD是经平面镜反射
后的一条反射光线。请根据这两条光线确定光源S的位置。
3
X
图2-9
【解题思路】画出CD的入射光线,两条入射光线的交点为光源S的位置。
解:过入射点C做镜面的垂线(法线),根据反射角等于入射角,作出CD的入射光
线,此入射光线与另一条入射光线AB的交点即为点光源S的位置。如图2-10所
不O
图2-10
【点评】本题考查了光的反射定律的应用。知道两条入射光线的交点为光源S的位
置是关键。
例题2(中考题型)如图2Tl所示,一束光线从空气斜射向水面上的。点,光线经
水面反射后,在墙壁上形成一个亮点A。请画出反射光线和对应的入射光线。
图2Tl
【解题思路】由入射点。和照射到A点可做出反射光线,根据反射定律可做出入射
光线。
解:过入射点。作法线,连接0A为反射光线,根据反射角等于入射角,在法线左侧
空气中作出入射光线,如图2T2所示。
图2-12
【点拨】本题找出反射光线是作图的关键,注意作图要规范。
练习太阳光经书本反射后进入我们眼睛的光路如图2-13所示,请画出入射光路
图。
4
图2-13
③已知入射光线和反射光线确定反射面(镜面)的位置
解题技巧:
找两条光线(入射光线和反射光线)夹角的平分线,就是法线,同时法线和反射面
垂直。
方法步骤:
•画出角平分线。先画出入射光线和反射光线的夹角的角平分线,此线为法线。
・画出镜面直线。再过入射光线与反射光线的交点(角的顶点就是入射点)作垂直
于法线的一条直线,该直线为镜面的位置。
例题1(中考题型)如图2-14所示,小明利用一块平面镜使此时的太阳光射入隧道
内,请你通过作图画出平面镜,并在图中标出反射角的度数。
图2-14
【解题思路】由于反射光线和入射光线夹角的角平分线就是法线的位置,再根据法
线和反射面互相垂直做出平面镜。最后根据图中标出的入射光线和水平面的夹角,
可求出入射光线和反射光线的夹角,从而求得反射角。
解:平面镜的画法见解题思路。根据光的反射定律,反射角等于入射角,作反射光
线和入射光线夹角的角平分线就是法线的位置,则反射光线和入射光线的夹角180°
-60°=120°,所以反射角等于入射角为60。。如图2-15所示。
图2-15
【点拨】在画平面镜时注意镜面和镜背的区别。
例题2太阳光线与水平面成30°角,若要用镜子将太阳光线反射到竖直的深井
里,镜面应与水平成多大角度?请在图2T6中画出其光路图。
5
图2-16
【解题思路】根据题图中已知内容,标出反射光线,反射光线必须与井壁平行即竖
直向下,这样才能照到井底,然后确定入射光线与反射光线的夹角即入射角与反射
角之和,最后平分此角标出法线,又因法线与平面镜是垂直的,从而确定平面镜的
位置。
解:因入射光线与水平面成30。,而反射光线是竖直向下的,所以入射光线与反射
光线的夹角为30°+90°=120°,则反射角为60°,因法线将入射光线与反射光线
的夹角平分,可确定其位置。最后作法线的垂直线就可确定平面镜的位置了,如图
2-17所示,平面镜与入射光线的夹角为90°-60°=30°,所以镜面与水平面的夹
角为30。+30°=60。,镜面与水平面成60°的角,如图2-17所示。
【点拨】本题是人教版2012版八年级上册76页“动手动脑学物理”3题。
此题考查了光的反射定律的应用,解决此题的关键是,根据题意首先完成光路一一
反射光线必须竖直才能射到井底,然后根据反射角与入射角相等及法线与镜面的关
系确定镜面的位置,同时也体现了数学知识在物理中的应用。
练习1(中考题型)小明妈妈的手机掉到了沙发下,没有手电筒,小明借助平面镜
反射灯光找到了手机。图2T8中已标出了反射光线和A射光线,请在图中画出平面
镜位置,并保留作图痕迹。
图2-18
练习2(中考题型)如图2-19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。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。
图2-19
练习3(中考题型)太阳光线跟水平方向成30°角,为了使反射光线水平行进,
请在图2-20中画出平面镜的位置并标出反射角的度数。
图2-20
④综合类
6
解题技巧:由前面的三种类型中的两个或者三个组合而成,作图时其中一个类型
中的结果是另一种类型的条件,我们可以把它拆分成两个或者三个作图题即可。
例题如图2-21所示,平面镜水平放置,光线与平面镜成30°角射在平面镜上,
请在图中画出反射光线并标出反射角的大小。如果要使反射光线竖直向上射出,
则平面镜应绕入射点顺时针旋转度角,画图说明。
图2-21
【解题思路】本题第一问比较简单,第二问的关键点:平面镜与法线在旋转过程中
变化的角度相同。
解:作出法线,根据入射角等于反射角,画出反射光线。已知入射光线与平面镜的
夹角为30。,那么反射角等于入射角,即90。-30°=60°,如图2-22所示;
图2-22
已知入射光线与原来平面镜(水平面)的夹角为30。,让反射光线竖直向上射出,
所以入射光线和反射光线的夹角为90。-30°=60°,法线平分此角,即入射角等
于反射角等于30°,则法线顺时针转了30°,由于平面镜与法线在旋转过程中变
化的角度相同,因此,平面镜顺时针旋转30。,如图2-23所示。
图2-23
【点拨】平面镜若旋转角度为a,则法线也旋转角度为a,而入射光线与反射光
线的夹角随之变化2a,或者说两次反射光线的夹角改变2a。
练习1图2-24中ab是射向一由两块平面镜组成的某光学元件的光线,b为入
射点;cd为ab经该元件两次反射后最终的反射光线,c为第二次反射的入射点。
请在图中作出该光学元件并补全光路。
图2-24
练习2有一种液面微变监视器,基本原理如图2-25所示,光束发射器始终沿
图中方向向被监视的液面发射,若反射光线到光电转换接收器接收平面上的光点
从S点移向S。液面高度会发生变化,请用一条直线表示液面的位置并画出入射
12
光线经液面反射到接收面S的光路。
2
7
!f.O.F.-rf&,U辛号1核7「
图2-25
2,反射成像类作图
在该类作图中,一般是知道入射光线、反射光线、反射面(或法线)、物体、物像
等因素中的任意两个或三个,让你作出其它的未知因素。对于反射成像作图可由两
种方法:反射定律法和平面镜成像特点法(专题03利用平面镜成像特点作图)。
反射定律法
题型特点:由于此类题目可以有两种方法去作图,一般情况下,平面镜成像作图比
较简单,我们在专题03利用平面镜成像特点作图中会呈现。现在列举的都是题
目中特殊强调利用光的反射定律作图的题型。
解题技巧:此类题目一般是关于像点或者光源的寻找,利用平面镜中的像是由光的
反射光线的延长线的交点形成的和光的反射定律进行作图。
例题如图2-26所示,发光点S发出的光照射到平面镜上的A、B两点,请用光的
反射定律作出反射光线并找出发光点S的像点S,。
图2-26
【解题思路】在光的反射中,反射光线好像从发光点S的像点发出的一样,因此,
我们可以根据光的反射定律做出两条入射光线的反射光线,将反射光线反向延长
就找到像点S,。
解:分别过A、B做MN的垂线,根据光的反射定律做出对应的反射光线,两条反
射光线反向延长的交点即为发光点S的像点S,,如图-27所示。
图2-27
【点拨】点光源发出的光经平面镜反射后,反射光线反向延长过像点,像点和点
光源关于平面镜对称,如果画出的点S,和点S不对称,就说明画的反射光线不
准确。
练习如图2-28所示,根据光的反射定律作出光源S在平面镜中所成的像。
8
图2-28
答案
1.反射定律画线类作图
①已知入射光线、反射面(平面镜)画反射光线
练习1解:首先做出法线,入射光线与镜面的夹角是40。,所以入射角为90°-
40°=50°。反射光线与镜面的夹角也为40。。根据反射角等于入射角在法线左侧
做出反射光线,如图2-6所示。
图2-6答案
【点评】此题主要考查了光的反射定律的应用,首先要熟记光的反射定律的内容,
并要注意入射角与反射角的概念。
练习2解:过入射点垂直反射面作出法线,再根据反射角等于入射角作出反射光
线,注意反射光线到达上面的反射面再次进行反射,而且最后的反射光线与原入射
光线平行,法线要用虚线,如图2-7答案。
图2-7答案
【点拨】由于最后的反射光线与原入射光线平行,所以交通工具的后尾灯不需要发
光但看起来像“发光”而起到警示的作用。
练习3解:做出法线,根据反射角等于入射角。过反射点作竖直向下的反射光线,
再过二次反射点作垂直于入射光线的反射光线。如图2-8答案所示。
9
I—.
图2-8答案
【点拨】本题考查潜望镜的结构和原理,以及光的反射定律掌握情况,也可根据潜
望镜内平面镜与水平面成45。的结构可以得出,反射光线与入射光线垂直,过反射
点画出反射光线反向即可。注意特殊光线(水平、竖直)可以省去画法线。
②已知反射光线、反射面(平面镜)画入射光线
练习解:题目法线已经画出,根据反射角等于入射角在法线左侧画出入射光线,
如图2-13答案所示。
图2-13答案
【点拨】本题是以人教版2012版八年级上册73页图4.2-1为素材命题。
③已知入射光线和反射光线确定反射面(镜面)的位置
练习1【解题思路】根据反射定律进行分析可知,法线是入射光线和反射光线
夹角的角平分线,再由法线垂直镜面即可解题。
解:由光的反射定律可知:入射光线、反射光线和法线在同一平面内,根据入射
光线和反射光线的夹角,过反射点作出法线,再做法线的垂线即为镜面,如图2-18
答案所示。
图2-18答案
【点拨】此题主要考查光的反射光路图,作光路图一定要仔细规范,法线要用虚
线,镜面与法线要垂直,光线的传播方向要标准确。
练习2【解题思路】本题的关键点:
第一,确定反射光线从。沿水平进入窗户;
第二,知道法线是入射光线和反射光线的角平分线,法线与镜面垂直;
第三,能根据图示求得反射光线与入射光线之间的夹角等于120。,从而求出反射角。
解:从0水平通过窗户P作出反射光线,并作出反射光线与入射光线的角平分线,即为法线,垂直
法线作出平面镜,因入射光线与水平面成60。,而反射光线是水平向左的,所以入射光线与反射
光线的夹角为180。-60°=120°,则反射角=入射角为60。,如图8所示。由于入射光线与水平方
向的夹角为60。,所以反射光线与入射光线之间的夹角为120。,从而求得反射角为60。。
图2-19答案
【点拨】解决此题和例题2一样,根据题意(或者生活情景)找出(画出)反射
光线是关键。
练习3提示:在图2-20答案左图中,反射光线水平向左时,与入射光线的夹
角为30。,入射角为15。,则平面镜与水平方向成75。的夹角;在图2-20答案
右图中,反射光线与入射光线的夹角为150°,入射角和反射角都为75°,则平
面镜与水平方向成15。的夹角。
图2-20答案
【点拨】本题主要考查了光的反射定律的应用。要灵活利用了光的反射定律求解,
要求会根据入射光线和反射光线确定平面镜的位置。本题主要注意分两种情况讨
论,许多同学惯性思维是反射光线向右水平行进而漏掉一种答案。
④综合类
练习1【解题思路】两次反射的光线与入射光线是始终平行的,因此,只要入
射光线的方向不变,两次反射后的光线方向就不会改变。
解:由题意知,连接be即为入射光线ab的反射光线,作其夹角的平分线
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