1、专题02：光学作图光学作图是学习光学的重要组成部分，也是各省市中考的主要的考查点之一。通过光学作图能考查学生对光学知识模块的理解和掌握情况，而且也能考查学生的画图能力、分析能力和解决实际问题的能力。考查的主要有反射作图、折射作图平面镜成像作图和透镜作图四个方面的作图。一、光学作图要求：在光学作图中，无论是哪类作图，都要注意以下几点：1、分清实线和虚线：入射光线、反射光线及折射光线均用实线表示，虚像、法线和光的反向延长线等均用虚线表示。2、光线连续不能断开，箭头要标正确：入射光线的箭头方向都是“指向界面”，反射、折身光线的箭头方向都是“背离界面”；3、分清角的关系：不要把入（或反或折）射光线与反
2、射面或界面的夹角视为入（或反或折）射角。4、作图一定要用尺规作图，并保留作图痕迹，作图清晰规范，不能涂改。5、法线与界面或反射面垂直，标垂直符号。二、光学作图方法：1、反射作图：方法一根据光的反射定律作图，适用于较简单的作图：（1）过入（反）射光线和界面的交点且垂直界面作法线（用虚线表示），并标垂直符号；（2）根据反射角等于入射角，利用量角器作出反（入）射光线，并标上箭头。方法二利用平面镜成像特点作图，适合较复杂的作图：（1）作发光点关于平而统的对称点，即像点；（2）用虚线连接像点和光线接收点（或人眼）交平面镜于一点，即为反射点；（3）用实线连接发光点与反射点，标上箭头为入射光线，用实线连接光
3、线接收点（或人眼）与反射点，标上箭头，即为反射光线。2、折射作图：（1）确定入(折)射点:入(折)射光线与界面的交点即为入(折)射点；（2）根据法线和折射面垂直，过入(折)射点作出法线(用虚线)，并标出垂直符号；（3）根据光的折射定律，画出入射光找的折射光线、或画出折射光线的入射光线(通常情况下，不管是入射角还是折射角，总是空气中的角较大)（4）对于较复杂的折射作图，由于人的眼睛总认为光是沿直线传播的，所以可以连接人眼和人眼看到的像，根据光的折射规律确定入射点，从而确定入射光线和折射光线，注意传播方向。3、平面镜成像作图：方法一根据平面镜成特点作图所有线均用虚线：（1）选取物体上的特殊点（物点
4、）；（2）根据平面镜成像有对称性的特点，找出特殊点关于平面镜的对称点（即像点的位置）；（3）用虚线连接特殊点（物点）和对称点（像点）（4）用虚线连接对称点即为虚像。方法二 根据反射定律作图：（1）作出物点射到平面镜上的任意两条光线；（2）根据反射定律作出其反射光线；（3）将反射光线反向延长交于平面镜后的一点（镜后的反向延长线要画虚线，虚线不加箭头），该点即为物点的像点。4、透镜作图：作图主要以三条特殊光线为依据。光线特点过光心平行主光轴过焦点凸透镜穿心不变平行过焦过焦平行凹透镜穿心不变平行过焦过焦平行一、中考题型分析中考中，光学作图主要以作图题题型为主，兼有通过作图解释光现象。作图以反射作图、
5、折射折射作图最为常见，而凸透镜作图则侧重考查三条特殊光线。分值大约占23分。二、典例精析考点一：反射作图典例一：（2020河南）检查视力时，为节省空间，常让被测者背对视力表观察对面墙壁上平面镜M中视力表的像，请在图中作出被测者通过平面镜M看到视力表上A点的光路图。【答案】见解析【解析】根据平面镜的成像规律，作视力表上A点在平面镜的对称点A，连接被测者的眼睛与点A，交于平面镜O上，再连接视力表上A点与平面镜的点O，即可得到入射光线与反射光线，并标上箭头，如下图所示：。考点二：折射作图典例二：（2020成都）如图所示，请画出激光束从三棱镜折射入空气时，法线的位置和折射光线的大致位置。【答案】见解析
6、【解析】光从玻璃折射出空气，法线垂直于玻璃面，入射角小于折射角，如图所示：。考点三：平面镜成像作图典例三：（2020盐城）请在图中画出物体AB在平面镜中所成的像AB。【答案】见解析【解析】先作出端点AB关于平面镜的对称点A、B，用虚线连接A、B即为物体AB的像，图所示：。考点四：凸透镜作图典例四：（2020青海）如图所示，平面镜垂直于凸透镜主光轴且在凸透镜左侧焦点上，请完成光路图。【答案】见解析【解析】根据平行于主光轴的光线经凸透镜折射后通过焦点，画出经凸透镜折射后的光线；平面镜垂直于凸透镜主光轴且在凸透镜左侧焦点上，射向焦点的光线入射到平面镜上，入射点为F，法线与凸透镜主光轴重合，根据反射角
7、等于入射角，画出反射光线；该反射光线是从凸透镜焦点发出的，经凸透镜再次折射后将平行于主光轴射出，如图所示：。1、（2020上海）在图中，根据给出的反射光线OB画出入射光线AO，并标出入射角的大小。【答案】见解析【解析】由图知，反射角为60，根据光的反射定律，可得入射角也为60，在法线左侧画出入射光线，标出入射角60，如图所示：。2、（2020鞍山）一束光线从空气垂直射向玻璃砖，穿过玻璃砖后从另一表面射出，请在图中画出该光路图（不考虑光的反射）。【答案】见解析【解析】根据光的折射规律知，光垂直射到玻璃上时，传播方向不变，但从玻璃中斜射入空气中时，折射角大于入射角。如下图所示:.3、（2020湘潭
8、）一束光从空气斜射入水中时，水中的折射光线OA如图所示，试用带箭头的直线画出入射光线的大致方向。【答案】见解析【解析】图中已知是折射光线，下面是水、上面是空气，首先过折射点画出法线（用虚线），根据“光由空气斜射进入水中或其它透明介质中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角”在法线右侧的空气中画出入射光线；如图所示：。4、（2020哈尔滨）光从空气斜射向玻璃，发生反射和折射。请完成光路。并标出反射角的度数。【答案】见解析【解析】由图可知，入射角为40，在光的反射中，反射角等于入射角，故反射角也为40；根据反射角等于入射角，在法线左侧的空气中作出反射光线；反射角为反射光线与法线的夹角，大小为40
9、；光从空气斜射入其它介质时，折射角小于入射角，在法线左侧的玻璃中作出折射光线。如图所示：。5、（2020遂宁）图中AB是物体AB在平面镜中所成的像，请根据平面镜成像特点作出物体AB。（保留作图痕迹）【答案】见解析【解析】先根据像与物关于平面镜对称，作出平面镜中的像点A、B关于镜面的对称点A、B,连结A、B即为物体AB,如下图：。6、（2020阜新）小明站在池水旁观赏游鱼，恰好看见一架飞机飞过，分别用 A 代表小明的眼睛、B 代表看到的鱼、C 代表看到的飞机，请画出小明看见鱼和飞机的光路图，并用“D”大致标出鱼在池水里的实际位置。（保留必要的作图痕迹）【答案】见解析【解析】C点是飞机，A点是人眼
10、，人眼看到飞机即飞机发出的光线直接进入人眼，故连接AC，并标上箭头，箭头指向人眼；人看到水里的鱼在B处，认为鱼就在B，即鱼的像发出的光线进入人眼，该直线与水面的交界点即为折射点O，该直线的水面以上即为折射光线，连接AD由于从一种介质进入到另外一种介质时，会发生光的折射，即水面以上即为折射光线，是折射光线的延长线，人眼逆着折射光线看到鱼的像在B处，故水面以下的是虚线，连接DO，即入射光线，并标上箭头，箭头指向O点，故如下图所示：。7、（2020恩施）有一工作间，人在B处要想看到外间A处的花盆，需要在某处安装一块平面镜。请把平面镜C画到合适的位置，并完成由B看到A的光路（只需在图中画出一条光的完整
11、路径）。【答案】见解析【解析】利用平面镜成像，像与物关于平面镜对称的规律作花盆A的像，用直线连接B和花盆A的像与工作间的边界相交，交点为入射点，则平面镜即应该在入射点的位置，入射点到B点的光线为反射光线，花盆A到入射点的光线为入射光线，如图所示：。8、（2020潍坊）如图所示，在清水池底水平放置一平面镜，一束光射向水面的A点，经水折射和平面镜一次反射后射向水面的B点，请作出该过程的光路图。【答案】见解析【解析】过平面镜做A点的对称点A，连接AB交平面镜与点O，OB即为反射光线，连接AO，即为折射光线(也是OB对应的入射光线)，如图所示：。9、（2020娄底）如图，OA是光源S发出的一条经平面镜
12、反射后的反射光线，反射光线OA经过了凸透镜焦点F请作出OA的入射光线和经凸透镜折射后的折射光线。【答案】见解析【解析】过反射点垂直于镜面作出法线，根据反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角，在法线左侧作出入射光线，对于凸透镜，过焦点的光线经凸透镜折射后，其折射光线平行于主光轴；如下图所示：。10、（2020通辽）如图所示，有一条经过平面镜反射过点P的反射光线且平行于主光轴入射到凹透镜上，S为像点，请确定点光源S的位置，并补全光路图。【答案】见解析【解析】根据平面镜成像的规律：像与物关于镜面对称，作出像点S关于平面镜的对称点即为点光源S，反射光线与平面镜的交点O即为入射点，连接SO即为
13、入射光线；对于凹透镜，平行于主光轴的光线通过凹透镜折射后光线反向延长通过虚焦点；补全光路图如图所示：。11、（2018河南）如图所示，一玻璃三棱镜的横截面为等腰直角三角形ABC一束红光平行于BC边从S点射入三棱镜，经AB面折射后，又在BC面发生反射，然后恰好从P点折射后射出请画出这个传播过程的光路图。【答案】见解析【解析】光从空气斜入射到玻璃界面上，传播方向改变，当光射到玻璃三棱镜的底面时，会发生反射现象，满足反射角等于入射角（也可以根据平面镜成像作出反射光线）；当光从玻璃斜射入空气中时，折射角大于入射角，折射光线将远离法线在作图时，注意先做出法线。作图如下：。12、（2020黄冈）北京天坛的
14、圜丘体现了我国古代高水平的建筑声学成就，它将建筑学和声学完美结合。当人站在圜丘中心处说话，会觉得声音特别洪亮。这是由于人说话的声音有一部分被四周的石栏杆反射，射到稍有倾斜的台面后又反射到圜丘中心（图甲），使回声和原声混在一起。若声音的反射遵守光的反射定律，台面和石栏杆表面光滑，请在图甲中完成人的声音从A点发出，经石栏杆反射到C点的声音路径图。【答案】见解析【解析】根据光的反射定律：反射光线与入射光线与法线在同一平面上；反射光线和入射光线分居在法线的两侧；反射角等于入射角。若声音的反射遵守光的反射定律，在台面的C点作出入射线，与入射线与石栏杆表面相交点，将其与A点连接即为人声音的入射线；如图所示：。