中考物理輔導(dǎo)——光學(xué)暗箱問(wèn)題解法例析

所謂光學(xué)暗箱問(wèn)題，是指只知道入射光線和出射光線的方向，要求判斷出光學(xué)元件的種類及安放位置的問(wèn)題。解答此類問(wèn)題的關(guān)鍵是要熟悉各種光學(xué)元件的光學(xué)特點(diǎn)和成像規(guī)律，此外還要有較強(qiáng)的分析、推斷、概括、綜合能力，才能達(dá)到正確求解的目的。

例1在下圖方框中，根據(jù)入射光線和出射光線，畫(huà)出適當(dāng)?shù)墓鈱W(xué)元件。

解析因一束會(huì)聚光線入射到第一個(gè)光學(xué)元件上后，通過(guò)了光學(xué)元件并且出射光變成了平行光，所以第一個(gè)光學(xué)元件應(yīng)為凹透鏡。對(duì)于第二個(gè)光學(xué)元件來(lái)說(shuō)，一束平行光入射到光學(xué)元件上之后，通過(guò)光學(xué)元件后變得會(huì)聚了，所以第二個(gè)光學(xué)元件應(yīng)為凸透鏡。當(dāng)這束會(huì)聚光束會(huì)聚于一點(diǎn)后繼續(xù)傳播又成為發(fā)散光束而入射到第三個(gè)光學(xué)元件上后，出射光線并未通過(guò)光學(xué)元件而是發(fā)生了反射，所以此光學(xué)元件必為面鏡，因發(fā)散光束經(jīng)面鏡反射后變?yōu)槠叫泄猓�所以該光學(xué)元件應(yīng)為凹面鏡。

例2 如圖2所示，一束平行光通過(guò)一暗箱后成為較寬的平行光束，那么該暗箱中的光學(xué)元件可能是()

A. 先一個(gè)凸透鏡，后一個(gè)凹透鏡

B. 先一個(gè)凹透鏡，后一個(gè)凸透鏡

C. 先后兩個(gè)凸透鏡

D. 先后兩個(gè)凹透鏡

解析因入射光束窄，出射光束寬，因此只有平行入射光經(jīng)過(guò)某個(gè)光學(xué)元件后變得發(fā)散，再經(jīng)過(guò)另一個(gè)光學(xué)元件后變?yōu)闀?huì)聚，并且成為較寬的平行光才能滿足要求，所以后一個(gè)光學(xué)元件必為凸透鏡。對(duì)于前一個(gè)光學(xué)元件，要使平行光變得發(fā)散，用凹透鏡可以實(shí)現(xiàn)，用凸透鏡也可以實(shí)現(xiàn)，此時(shí)只要將左側(cè)的短焦距凸透鏡的右側(cè)焦點(diǎn)與右側(cè)的長(zhǎng)焦距凸透鏡右側(cè)的焦點(diǎn)重合即可滿足要求，如圖2所示，所以本題中BC兩種方法均可。

由上述例題我們可以得到求解光學(xué)暗箱問(wèn)題的基本方法

(1)將對(duì)應(yīng)的出射光線與入射光線連接起來(lái)得到光路;

(2)由光線的轉(zhuǎn)折點(diǎn)確定光學(xué)元件的位置;

(3)若出射光線與入射光線在光學(xué)元件的同側(cè)，則暗箱內(nèi)的光學(xué)元件為面鏡;若出射光線與入射光線在光學(xué)元件的異側(cè)，則暗箱內(nèi)的光學(xué)元件為透鏡;

(4)反射光線會(huì)聚的為凹面鏡，反射光線發(fā)散的為凸面鏡，光線性質(zhì)不變的為平面鏡;透射光線會(huì)聚的為凸透鏡，透射光線發(fā)散的為凹透鏡。

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