□鄭祥波

舉一反三學物理
——光的反射作圖

□鄭祥波

作圖題在考試中屬于常見的題型，而針對于光的反射定律設計的光學作圖題是最常見的命題.下面以一道中考題為例介紹如何解答這類問題.

例題：如圖1所示，請你畫出點光源S發(fā)出的兩條光線經(jīng)平面鏡反射后的反射光線.

圖1

圖2

解析：本題有兩種作法：

第一種作法：通過平面鏡作出S的對稱點S′，連接S′和入射點A、B并延長，A C、B D即為反射光線，如圖2所示.

第二種作法：先過入射點垂直鏡面作出法線，根據(jù)反射角等于入射角，在法線下側畫出反射光線，再將反射光線反向延長相交于一點即為像點.

點評：解答本題應掌握以下知識點：反射光線、入射光線、法線在同一個平面內，反射光線與入射光線分居法線兩側，反射角等于入射角.平面鏡成像的特點：像與物大小相等，連線與鏡面垂直，到平面鏡的距離相等，左右相反.

這道題的已知條件是知道點光源和兩條入射光線求作兩條反射光線.經(jīng)過變形：如果知道兩條反射光線，又如何作出點光源和兩條入射光線？

圖3

如圖3所示為光源S發(fā)出的光經(jīng)過平面鏡反射后的兩束反射光線，畫出光源S位置.

解析：本題有兩種作法：

第一種作法：根據(jù)反射光線反向延長過像點，作出像點S′，再根據(jù)平面鏡成像的特點：像與物關于平面鏡對稱作出發(fā)光點S的位置，補畫出入射光線.如圖4所示.

第二種作法：根據(jù)光的反射定律：反射光線、入射光線、法線在同一個平面內，反射光線與入射光線分居法線兩側，反射角等于入射角，作出兩條反射光線對應的入射光線，兩條入射光線的交點即為發(fā)光點的位置.如圖5所示.

圖4

圖5

點評：本題用到了光的反射定律、反射光線反向延長線過像點、像與物關于平面鏡對稱等知識點.提供了兩種解題思路：先將反射光線反向延長作像點后由平面鏡成像的對稱性作發(fā)光點，或先根據(jù)光的反射定律作出發(fā)光點，再根據(jù)平面鏡成像的對稱性作出像點.

這道題的已知條件是知道兩條反射光線求作點光源和兩條入射光線.經(jīng)過變形：如果知道反射過程中的一條反射光線和一條入射光線，如何作點光源？

圖6

如圖6所示，是某同學作的光路圖，他只畫了一條入射光線和另一條反射光線，請你幫他找出發(fā)光點S和像點S′，并完成整個光路圖.

解析：過反射點作垂直于平面鏡的法線，根據(jù)反射角等于入射角畫出該反射光線的入射光線，與原來的入射光線相交點為發(fā)光點S，再找出S關于平面鏡對稱的點（即像點S′），并連接光源S與反射點完成光路.如圖7所示.

圖7

點評：本題利用了光的反射定律作圖，同時還考查了平面鏡成像的特點.