用换向思维法解光学难题_初二物理光学难题

时间：2019-01-25 04:10:32　来源：柠檬阅读网本文已影响人

　　换向思维法是一种变换角度思考问题的方法.运用换向思维法，可以突破常规的思维方式，从另外一个角度来研究事物发展的过程.下面举例说明. 　　例1某同学在做凸透镜成像实验时，用纸遮住凸透镜的一部分.请你分析用纸遮住部分凸透镜后所成的像与原来所成的像相比有何区别？
　　解析：凸透镜被遮住一部分后的成像情况难以想象，因此可以反过来思考，通过分析凸透镜没被遮挡前的成像效果来推导其被遮住一部分后的成像情况.
　　如图1，当u>f时，物体AB在光屏上成一个像A′B′.从物体同一点发出的无数条光线（或反射的光线）经凸透镜折射后，最终都相交于该物体的同一像点上.假设图中加粗的光线所通过的那部分凸透镜被遮住了，从光路图中我们不难发现，没被遮住部分的光线是不受影响的，光线仍会从凸透镜没被遮住的部分折射而过，并且成像的位置和性质都不变.但是，由于一部分光线被遮挡，会聚到像点的光线的数目减少了，所成的像亮度变暗了.遮住部分越大，所成的像就越暗.
　　例2一个人站在竖直挂置的平面镜前，他看不到自己的脚的像，如果此人想要看到自己的脚的像（）.
　　A.应该向前移动
　　B.应该向后移动
　　C.向前或向后移动都看不到
　　D.向前或向后移动都能看到
　　解析：如图2所示，假设这个人站在竖直挂置的平面镜前，能看到自己的脚的像，那么根据平面镜成像的特点，平面镜的下端距地的高度应小于或等于人的眼睛距地高度的一半，即h≤2/1h1.如果此人站在平面镜前，看不到自己的脚的像，说明平面镜下端距地的高度h>2/1h1，所以不管他向前移还是向后移，都看不到自己的脚的像.故选C.（注意：分析过程中，只考虑人的高度，忽略人的体积，即认为人的脚和眼在同一竖直平面内.）
　　例3如图3，在凸透镜的左侧有一光源A，在凸透镜右侧的光屏M上可以得到光源清晰的像.在图中画出由A点发出的两条光线AP、AQ经凸透镜折射后的光路图.
　　解析：对于凸透镜而言，AP、AQ都不是特殊光线.特殊光线有三条：一是通过凸透镜光心的光线，通过凸透镜后，传播方向不变；二是平行于凸透镜主光轴的光线，经凸透镜折射后会聚在焦点上；三是经过凸透镜焦点的光线，经凸透镜折射后平行于凸透镜主光轴射出.通常作透镜成像图，只要选两条特殊光线，作出它们经凸透镜折射后的交点，即为像点.因为题中已说明像在光屏M上，所以我们只需从三条特殊光线中任选一条，作出它与光屏M的交点，就是光源A的像点，即图4中的A′点.然后分别连接点P、Q与A′点作出折射光线，并标出方向即可.答案如图4所示.
　　例4请在图5中标出凸透镜及其焦点所在的位置.
　　解析：由图可知，物体成正立、放大的虚像，则点A′是点A发出的各条光线经凸透镜折射后的反向延长线的交点.具体作法如下：一是连接AA′并延长与主光轴相交得到光心O；二是依据光心所在的位置作出凸透镜；三是从A点作一条平行于主光轴的光线与凸透镜相交于点P；四是连接A′P并延长与主光轴相交于点F.点F即为凸透镜的焦点.答案如图6所示.（注意：作图时实际光线用实线画出并用箭头标出方向，反向延长线用虚线画出.）
　　（责任编辑张毓春）
　　
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