【光路可逆,思路也可逆】光路可逆

时间:2019-01-15 来源:东星资源网 本文已影响 手机版

  所谓光路的可逆性通俗的讲就是当光能沿着某一路径从A传播到B,那么必然能从B沿原路径传播到A,这种性质叫光路可逆性或光路可逆原理,光路可逆原理在光的直线传播现象、光的反射现象、光的折射现象中都适用。应用光路可逆性可使许多光学问题的处理来得非常简便,下面我们就分别来看一看这几种现象中的光路可逆情况及其应用。
  1 光的直线传播:如果光从A沿直线传播到B,那么必然可以从B直线传播到A,
  应用:知道了一个发光点发出的两条光线的方向,根据光沿直线传播的性质,就可以确定这个发光点的位置。如图1那样,把两条光线向反方向延长,它们的交点的位置就是发光点的位置,人的眼睛在观察物体时,就是利用这种方法来确定物体的位置的。
  2 光的反射:在光线反射时,如果逆着反射光线入射,则必定逆着原来的入射光线反射。如图2。
  应用:例1,如图3(a)作出S处人眼能从平面镜中看到的范围。
  分析:这类问题,人的思维习惯于由已知物点或入射光线,寻找像点或反射光线。对于这一类型的问题,我们就可利用光路可逆的性质采用逆向思维,把它变成正向思维的问题。变成“眼睛处放一点光源,它发出的光经平面镜能反射到什么范围?”。这样,可使问题变得易于人手解决。如图3(b)所示。AM,BN所夹的范围就是人眼能从平面镜中看到的范围。
  3 光的折射:在光线折射时,如果逆着折射光线入射,则必定逆着原来的入射光线折射。如图4。
  应用:例1,如图5所示,光线从空气斜射入某种液体中,被水平放置在液体底部的平面镜反射,最后返回到空气中。请在图中画出这时的反射光线和在水面处的折射光线。
  
  分析:对于光线OO1所对应的反射光线O1O2,利用光的反射定律不难作出,并且容易得知光线O1O2入射到水面上的入射角为30°。那么,此光线折射到空气中时,折射角为多大呢?运用光路可逆性原理,折射角的大小就一目了然。假如光从水中沿O1O路径人射到水面,则其所对应的折射光线必将沿OA的路径。即,当入射角为30°时,所对应的折射角为45°。进而作图如图6所示。
  例2,站在岸上的人看到平静的水面下有一静止的物体,如图7,如果他想用一束强光照亮物体,则应瞄准 ( )
  A 看到的物体 B 看到的物体的下方
  C 看到的物体的上方 D 看到的物体的前方
  分析:“看到的水下物体”实际上是真实物体的虚像,由光路可逆性原理可知,若强光沿原来的折射光线路径反方向入射,则其对应的折射光线必沿原来的入射光线路径的反方向传播,从而照亮物体,所以选A。此题应和渔民用鱼叉捕鱼的题目区分清楚,这里是想用一束强光照亮物体,光由空气进入水中会发生折射,而用渔叉捕鱼时渔叉进入水中时是不会拐弯的,所以捕鱼时是对着所看到的“鱼”的下方。
  由此可见,保持凸透镜位置不变,把烛焰和光屏的位置对调一下,相应的物距与像距也是互换的,因此应选B。
  总之,光路可逆性原理在初中光学这部分知识当中是一个非常重要的内容,掌握好它可以帮助我们更好地理解许多光学中的现象及原理,在解题时更是可以帮助我们拓宽思路,锻炼我们的思维,所以同学们要重视光路可逆性原理的学习与运用。

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