中考物理輔導——光學暗箱問題解法例析

所謂光學暗箱問題，是指只知道入射光線和出射光線的方向，要求判斷出光學元件的種類及安放位置的問題。解答此類問題的關鍵是要熟悉各種光學元件的光學特點和成像規律，此外還要有較強的分析、推斷、概括、綜合能力，才能達到正確求解的目的。

例1在下圖方框中，根據入射光線和出射光線，畫出適當的光學元件。

解析因一束會聚光線入射到第一個光學元件上后，通過了光學元件并且出射光變成了平行光，所以第一個光學元件應為凹透鏡。對于第二個光學元件來說，一束平行光入射到光學元件上之后，通過光學元件后變得會聚了，所以第二個光學元件應為凸透鏡。當這束會聚光束會聚于一點后繼續傳播又成為發散光束而入射到第三個光學元件上后，出射光線并未通過光學元件而是發生了反射，所以此光學元件必為面鏡，因發散光束經面鏡反射后變為平行光，所以該光學元件應為凹面鏡。

例2 如圖2所示，一束平行光通過一暗箱后成為較寬的平行光束，那么該暗箱中的光學元件可能是()

A. 先一個凸透鏡，后一個凹透鏡

B. 先一個凹透鏡，后一個凸透鏡

C. 先后兩個凸透鏡

D. 先后兩個凹透鏡

解析因入射光束窄，出射光束寬，因此只有平行入射光經過某個光學元件后變得發散，再經過另一個光學元件后變為會聚，并且成為較寬的平行光才能滿足要求，所以后一個光學元件必為凸透鏡。對于前一個光學元件，要使平行光變得發散，用凹透鏡可以實現，用凸透鏡也可以實現，此時只要將左側的短焦距凸透鏡的右側焦點與右側的長焦距凸透鏡右側的焦點重合即可滿足要求，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暗箱問題的基本方法

(1)將對應的出射光線與入射光線連接起來得到光路;

(2)由光線的轉折點確定光學元件的位置;

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

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

　　 歡迎使用手機、平板等移動設備訪問中考網，2023中考一路陪伴同行！>>點擊查看