光路可逆性不可小視

1、光路可逆性不可小視145%;145%;FONT-SIZE:10.5pt;MARGIN:0cm0cm0pt;TEXT-INDENT:21pt;LINE-HEIGHT:145%;關(guān)于光路可逆性，教材僅指出：“光反射時(shí)光路是可逆的”、“光折射時(shí)光路也是可逆的”，并沒(méi)有詳細(xì)的分析和定量的應(yīng)用例舉，以至同學(xué)們往往誤認(rèn)為光路可逆性無(wú)關(guān)緊要。實(shí)際上光路可逆性是光學(xué)的一個(gè)重要原理，它不僅可以使我們加深對(duì)某些光學(xué)知識(shí)的理解（比如，從凸透鏡焦點(diǎn)射出的光線經(jīng)凸透鏡折射后是平行于主光軸的；反之，平行于凸透鏡主光軸的光線經(jīng)折射后必會(huì)聚于焦點(diǎn)），并且它在處理光學(xué)問(wèn)題時(shí)有著獨(dú)特的作用，下面列舉的幾例可充分地說(shuō)明這一點(diǎn)。例1

2、（2019年，全國(guó)競(jìng)賽題）甲、乙兩人在照同一個(gè)鏡子時(shí)，甲在鏡中看到了乙的眼睛。以下說(shuō)法中正確的是（）乙一定能看到甲的眼睛乙只能看到甲的眼睛乙不可能看到甲的眼睛乙不可能看到甲的全身解析：甲在鏡中看到了乙的眼睛，說(shuō)明從乙的眼睛出發(fā)的部分光線經(jīng)平面鏡反射后進(jìn)入了甲的眼睛。根據(jù)光路的可逆性可以判定，從甲的眼睛出發(fā)的部分光線經(jīng)平面鏡反射后一定也進(jìn)入乙的眼睛。所以乙也一定能從平面鏡中看到甲的眼睛，選A。例2（2019年，安徽省中考題）如圖1所示，光線從空氣斜射入某種液體中，被水平放置在液體底部的平面鏡反射，最后返回到空氣中。請(qǐng)?jiān)趫D中畫(huà)出這時(shí)的反射光線和在水面處的折射光線。解析：對(duì)于光線ooi所對(duì)應(yīng)的反射光

3、線0102利用光的反射定律不難作出，并且容易得知光線0102入射到水面上的入射角為30°。那么，此光線折射到空氣中時(shí)，折射角為多大呢？這是許多同學(xué)頗感困惑之處。其實(shí)若想到光路可逆原理，折射角的大小便可“呼之即出”。假如光從水中沿010路徑入射到水面，則其所對(duì)應(yīng)的折射光線必將沿0A的路徑。即，當(dāng)入射角為30。時(shí)，所對(duì)應(yīng)的折射角為45°。進(jìn)而作圖如圖2所示。例3（2019年，鹽城市中考題）站在岸上的人看到平靜的水面下有一靜止的物體，如圖3，如果他想用一束強(qiáng)光照亮物體，則應(yīng)瞄準(zhǔn)（）看到的物體看到的物體的下方看到的物體的上方看到的物體的前方解析：這是一道極易解錯(cuò)的題目。其實(shí)在明確“

4、看到的水下物體”實(shí)際上是真實(shí)物體的虛像基礎(chǔ)上，運(yùn)用光路可逆原理來(lái)分析，正確選項(xiàng)的得出易如反掌。取圖3中下面的那條入射光線和其相應(yīng)的折射光線來(lái)研究。由光路可逆原理可知，若激光沿原來(lái)的折射光線路徑反方向入射，則其對(duì)應(yīng)的折射光線必沿原來(lái)的入射光線路徑的反方向傳播，從而照亮物體，所以選A。例4（2019年，寧波市中考題）燭焰通過(guò)凸透鏡恰好在光屏上得到一個(gè)倒立放大的像，若保持凸透鏡位置不變，把燭焰和光屏的位置對(duì)調(diào)一下，則（）光屏上仍能得到一個(gè)倒立放大的像光屏上得到一個(gè)倒立縮小的像透過(guò)透鏡可觀察到一個(gè)正立放大的像光屏上沒(méi)有像，需調(diào)節(jié)光屏位置才能成像解析：由凸透鏡成像規(guī)律我們知道，當(dāng)燭焰通過(guò)凸透鏡恰好在光屏

5、上得到一個(gè)倒立放大的像時(shí)，物距是大于一倍焦距小于2倍焦距，像距是大于2倍焦距。若保持凸透鏡位置不變，把燭焰和光屏的位置對(duì)調(diào)，則物距將變?yōu)榇笥?倍焦距，可以在大于一倍焦距小于2倍焦距范圍內(nèi)的某處成一個(gè)倒立縮小的像。但這時(shí)的像是否一定能成在此時(shí)光屏所處的位置上呢？在實(shí)驗(yàn)中我們發(fā)現(xiàn)，若燭焰垂直于凸透鏡的主光軸放置，則它所成的像也必是垂直于主光軸的。為了便于研究，我們僅取燭焰上恰好過(guò)透鏡主光軸上的一點(diǎn)A來(lái)研究，如圖4所示。我們知道，燭焰上A點(diǎn)所成的像，是由從A點(diǎn)發(fā)出的光經(jīng)凸透鏡折射后相交而成的，由于沿主光軸傳播的光線不改變方向，所以可以肯定，圖中主光軸上的點(diǎn)A'必是A點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的像點(diǎn)。如果把燭焰和光屏的位置對(duì)調(diào)，即把A點(diǎn)換放到A'點(diǎn)的位置，那么由光路可逆原理可知，這時(shí)處于A'點(diǎn)位置的燭焰上發(fā)出的光必會(huì)沿圖中光路的反方向傳播，并在圖中的A點(diǎn)處成相應(yīng)的像點(diǎn)。由此可見(jiàn)，保持凸透鏡位置不