酱油男路过
范文一：光路可逆性的内涵
光路可逆性的内涵
第lO卷第4期
2002年l2月
技术物理教学
IECHNICALPHYSICS巳ACHING
VoLlON0.4
Dec.20o2
光路可逆性的内涵
李随源都宝平
(河南焦作师范学校454150)
在几何光学中,光路可逆性原理是十分
重要的,用它可以分析光具的成像问题和进
行成像计算等,但一般的物理教材对光路的
可逆性只作简单的说明.然而在教学实践中,
学生往往会由于没有真正理解光路可逆性的
内涵而提出一些疑惑不解的问题.
1光路的可逆性
“
一
个过程,假设每一步都能在相反的
方向进行,而又不在外界引起丝毫变化,称
为可逆过程;反之称为不可逆过程.”按照
这个定义,可逆性过程应该是”不在外界引
起丝毫变化”的条件下进行的.
但在物理教材中对光路的可逆性是这样
描述的:”如果光逆着原来反射光线的方向
射入,就会逆着原来入射光线的方向射出,
即光线通过的路线相同,只是方向相反.这
种现象叫做光路的可逆性.”可见,光路的
可逆性有其独特的内涵,是特有所指的.
2理论分析
2.1镜面反射
如图1所示光发生偏折,沿OA
方向射入原来的介质,在
这种情况下光的传播路径
和传播过程也都是可逆的.
2.3全反射
图2
光线沿AO方向从光密介质(如玻璃)
射向光疏介质(如空气)时,如果入射角大
于临界角,将发生全反法线
射现象,反射线为OBA\,夕
(如图3所示);反过
来,如果使光线从BO
入射,也将发生全反
射,反射线为OA,在
0
图3
这种情况下光的传播路径和传播过程无疑也
都是可逆的.
2.4一般情况
如图4所示光线沿AO方向射到两种介
质界面上时,一般将同时发生反射和折射现
象,反射线为OB,法线
折射线为OC.如
果光的传播路径和
传播过程均可逆,
则当光线沿BO,
CO入射时,出射
光线应该沿OA方
向.但是,根据折
射定律,光线沿
DC
图4
BO方向入射时,除了有反射光线0A外,必
将产生一条折射光线OD;光线沿CO方向入
射时,除了有折射光线外,也必将产生
光路可逆性的内涵第4期
反射光线019.可见,在这种情况下,虽然
光的传播路径是可逆的,但光的传播过程并
不可逆.
3实验研究
为了验证上述分析的结果,我们做了如
下实验:
实验器材:激光光学演示仪一台(作为
光源用,单色性好,发光强度大,便于观
察);大平面镜一个,小平面镜两个;半圆
形玻璃砖一块.
实验步骤:法线
a.如图5所示,
使光线沿AO方向照射
到水平放置的大平面镜
上,在与反射光线OB
垂直的方向上放一小平
面镜,观察到了光线沿原路返回,即在这种
情况下光的传播路径和传播过程均可逆.
b.如图6所示,
使光线沿AO方向由空
气垂直射到半圆形玻璃
砖上,在与折射光线
OB垂直的方向上放一
平面镜,观察到了光线
沿原路返回,即在这种
:稼
舞;
A:※:嚣
O:弗I-孓
:※:※罗:=:==::::
图6
情况下光的传播路线和传播过程均可逆.
c.如图7所示,Aj孝线
使光线沿AO方向从
光密介质(玻璃)
射向光疏介质(空
气),入射角大于临
界角,观察到光发生
0
图7
了全反射.在与反射光线OB垂直的方向上
放一平面镜,发现光线沿原路返回,即在这
种情况下光的传播路径和传播过程均可逆.
d.使光线以任意角度沿AO从空气射向
玻璃砖,这时观察到:既有反射光线OB,也
有折射光线OC,如图8(1)所示,首先在
与反射光线OB垂直的方向上放一平面镜,
如图8(2)所示,发现从平面镜反射的光线
并未完全沿原路返回,而是在一部分光线沿
原路OA返回的同时又产生了一条新光线OD
(光线019亮度较弱);然后在与折射光线OC
垂直的方向上放一平面镜,如图8(3)所
示,发现同样在光线沿原路OA返回的同时,
产生了一条新光线OD;最后,在与反射光
线OB和折射光线OC垂直的方向上同时放上
平面镜,如图8(4)所示,结果观察到,从
两个平面镜反射的光线,仍然不能完全沿原
路OA返回,同样也产生了一条新光线OD.
这说明,在一般情况下,光的传播过程并不
可逆.
法线法线
图8(1)
法线
CDC
图8(2)
法线
图8(3)图8(4)
以上理论分析和实验研究结果都表明,在
几何光学中,光路的可逆性仅仅指的是光的传
播路径的可逆,而光的传播过程在很多情况下
不一定可逆,不要把这两者混为一谈在教学
实践中给学生交待清楚这一点,对于他们正确
理解光路的可逆性原理是至关重要的.
?
35?
A7
范文二：光路可逆性
光路可逆性不可小视
光路可逆性是光学的一个重要原理，它不仅可以使我们加深对某些光学知识的理
解（比如，从凸透镜焦点射出的光线经凸透镜折射后是平行于主光轴的；反之，平行
于凸透镜主光轴的光线经折射后必会聚于焦点），并且它在处理光学问题时有着独特
的作用，下面列举的几例可充分地说明这一点。
例1 （1998年，全国竞赛题）甲、乙两人在照同一个镜子时，甲在镜中看到了
乙的眼睛。以下说法中正确的是
A. 乙一定能看到甲的眼睛 B. 乙只能看到甲的眼睛
C. 乙不可能看到甲的眼睛 D. 乙不可能看到甲的全身
解析：甲在镜中看到了乙的眼睛，说明从乙的眼睛出发的部分光线经平面镜反射
后进入了甲的眼睛。根据光路的可逆性可以判定，从甲的眼睛出发的部分光线经平面
镜反射后一定也进入乙的眼睛。所以乙也一定能从平面镜中看到甲的眼睛，选A。
例2 （2002年，安徽省中考题）如图1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。
解析：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 图1 图2
么，此光线折射到空气中时，折射角为多大呢？这是许多同学颇感困惑之处。
其实若想到光路可逆原理，折射角的大小便可“呼之即出”。假如光从水中沿O1O
路径入射到水面，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2所示。
例3 （2002年，盐城市中考题）站在岸上的人看到平静的水面下有一静止的物
体，如图3，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 图3
解析：这是一道极易解错的题目。其实在明确“看到的水下物体”实际上是真实物体的虚像基础上，运用光路可逆原理来分析，正确选项的得出易如反掌。
取图3中下面的那条入射光线和其相应的折射光线来研究。由光路可逆原理可知，若激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。
例4 （2003年，宁波市中考题）烛焰通过凸透镜恰好在光屏上得到一个倒立放大的像，若保持凸透镜位置不变，把烛焰和光屏的位置对调一下，则
A. 光屏上仍能得到一个倒立放大的像
B. 光屏上得到一个倒立缩小的像
C. 透过透镜可观察到一个正立放大的像
D. 光屏上没有像，需调节光屏位置才能成像
解析：由凸透镜成像规律我们知道，当烛焰通过凸透镜恰好在光屏上得到一个倒立放大的像时，物距是大于一倍焦距小于2倍焦距，像距是大于2倍焦距。若保持凸透镜位置不变，把烛焰和光屏的位置对调，则物距将变为大于2倍焦距，可以在大于一倍焦距小于2倍焦距范围内的某处成一个倒立缩小的像。但这时的像是否一定能成在此时光屏所处的位置上呢？
在实验中我们发现，若烛焰垂直于凸透镜的主光轴放置，则它所成的像也必是垂直于主光轴的。为了便于研究，我们仅取烛焰上恰好过透镜主光轴上的一点A来研究，如图4所示。
我们知道，烛焰上A点所成的
像，是由从A点发出的光经凸透镜
折射后相交而成的，由于沿主光轴
传播的光线不改变方向，所以可以 图4
肯定，图中主光轴上的点A` 必是A点所对应的像点。
如果把烛焰和光屏的位置对调，即把A点换放到A` 点的位置，那么由光路可逆原理可知，这时处于A` 点位置的烛焰上发出的光必会沿图中光路的反方向传播，并在图中的A点处成相应的像点。
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A。
总之，在处理光路问题时，光路可逆原理常常可以在关键时刻大显身手，它的作用应该引起我们足够的重视。
范文三：[新版]光路可逆性
光路可逆性不可小视
光路可逆性是光学的一个重要原理～它不仅可以使我们加深对某些光学知识的理解,比如～从凸透镜焦点射出的光线经凸透镜折射后是平行于主光轴的,反之～平行于凸透镜主光轴的光线经折射后必会聚于焦点,～并且它在处理光学问题时有着独特的作用～下面列举的几例可充分地说明这一点。
例1 ,1998年～全国竞赛题,甲、乙两人在照同一个镜子时～甲在镜中看到了乙的眼睛。以下说法中正确的是
A. 乙一定能看到甲的眼睛 B. 乙只能看到甲的眼睛
C. 乙不可能看到甲的眼睛 D. 乙不可能看到甲的全身
解析:甲在镜中看到了乙的眼睛～说明从乙的眼睛出发的部分光线经平面镜反射后进入了甲的眼睛。根据光路的可逆性可以判定～从甲的眼睛出发的部分光线经平面镜反射后一定也进入乙的眼睛。所以乙也一定能从平面镜中看到甲的眼睛～选A。
例2 ,2002年～安徽省中考题,如图1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。
解析:对于光线OO所对应的1
反射光线OO～利用光的反射定律 12
不难作出～并且容易得知光线OO12
入射到水面上的入射角为30?。那 图1 图2
么～此光线折射到空气中时～折射角为多大呢,这是许多同学颇感困惑之处。
其实若想到光路可逆原理～折射角的大小便可“呼之即出”。假如光从水中沿OO1路径入射到水面～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2所示。
例3 ,2002年～盐城市中考题,站在岸上的人看到平静的水面下有一静止的物体～如图3～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 图3
解析:这是一道极易解错的题目。其实在明确“看到的水下物体”实际上是真实物体的虚像基础上～运用光路可逆原理来分析～正确选项的得出易如反掌。
取图3中下面的那条入射光线和其相应的折射光线来研究。由光路可逆原理可知～若激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。
例4 ,2003年～宁波市中考题,烛焰通过凸透镜恰好在光屏上得到一个倒立放大的像～若保持凸透镜位置不变～把烛焰和光屏的位置对调一下～则
A. 光屏上仍能得到一个倒立放大的像
B. 光屏上得到一个倒立缩小的像
C. 透过透镜可观察到一个正立放大的像
D. 光屏上没有像～需调节光屏位置才能成像
解析:由凸透镜成像规律我们知道～当烛焰通过凸透镜恰好在光屏上得到一个倒立放大的像时～物距是大于一倍焦距小于2倍焦距～像距是大于2倍焦距。若保持凸透镜位置不变～把烛焰和光屏的位置对调～则物距将变为大于2倍焦距～可以在大于一倍焦距小于2倍焦距范围内的某处成一个倒立缩小的像。但这时的像是否一定能成在此时光屏所处的位置上呢,
在实验中我们发现～若烛焰垂直于凸透镜的主光轴放置～则它所成的像也必是垂直于主光轴的。为了便于研究～我们仅取烛焰上恰好过透镜主光轴上的一点A来研究～如图4所示。
我们知道～烛焰上A点所成的
像～是由从A点发出的光经凸透镜
折射后相交而成的～由于沿主光轴
传播的光线不改变方向～所以可以 图4 肯定～图中主光轴上的点A` 必是A点所对应的像点。
如果把烛焰和光屏的位置对调～即把A点换放到A` 点的位置～那么由光路可逆原理可知～这时处于A` 点位置的烛焰上发出的光必会沿图中光路的反方向传播～并在图中的A点处成相应的像点。
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A。
总之～在处理光路问题时～光路可逆原理常常可以在关键时刻大显身手～它的作用应该引起我们足够的重视。
范文四：试论光路可逆性教学论文
试论光路可逆性教学论文
“光路可逆性”是几何光学中的一个重要原理。它在控制光路、作图、研究成像等问题都有独特作用。 详细内容请看下文试论光路可逆性教学。
从思维角度看，应用“光路可逆性”解题是一种逆向思维的训练和养成过程。在教学中我认为有必要作适当补充，拓宽学生的视野。现就它包含的物理意义及应用作简单阐述，仅供参考。
(1)“光路”即光的传播路径，“光路可逆”是指光逆向传播时路径不变。可见“光路可逆”是对光线而言的。
(2)“光路可逆”包含两层含义:一是“光反射时光路是可逆的”;二是“光折射时光路是可逆的”。
(3)当光在界面上发生反射时，如果光线逆着原来的反射光
线的方向入射时，反射光线就要逆着原来入射光线的方向反射出去。这就是说“光反射时光路是可逆的”。
当光在界面发生折射时，如果光线逆着原来的折射光线的方向入射时，折射光线就要逆着原来的入射光线的方向折射出去。这就是说“光折射时光路是可逆的”。
(1)利用“光折射时光路是可逆的”便于理解教材中活动的结论:“光从空气斜射入水(或玻璃)时，折射光线偏向法线方向，即折射角小于入射角;当光从水(或玻璃)斜射入空气时，折射光线偏离法线方向，即折射角大于入射角。”
(2)利用“光路可逆性”原理便于理解球面镜和透镜对光线的作用，在一个图上改变箭头方向可转化为两个图，使问题简单化。
编辑老师为大家整理了试论光路可逆性教学，希望对大家有所帮助。
范文五：光路可逆性不可小视
光路可逆性不可小视
天津市宝坻区教研室（301800） 戴 军
关于光路可逆性，教材仅指出：“光反射时光路是可逆的”、“光折射时光路也是
可逆的”，并没有详细的分析和定量的应用例举，以至同学们往往误认为光路可逆性
无关紧要。实际上光路可逆性是光学的一个重要原理，它不仅可以使我们加深对某些
光学知识的理解（比如，从凸透镜焦点射出的光线经凸透镜折射后是平行于主光轴的；
反之，平行于凸透镜主光轴的光线经折射后必会聚于焦点），并且它在处理光学问题
时有着独特的作用，下面列举的几例可充分地说明这一点。
1 （1998年，全国竞赛题）甲、乙两人在照同一个镜子时，甲在镜中看到了
乙的眼睛。以下说法中正确的是
A. 乙一定能看到甲的眼睛 B. 乙只能看到甲的眼睛
C. 乙不可能看到甲的眼睛 D. 乙不可能看到甲的全身
解析：甲在镜中看到了乙的眼睛，说明从乙的眼睛出发的部分光线经平面镜反射
后进入了甲的眼睛。根据光路的可逆性可以判定，从甲的眼睛出发的部分光线经平面
镜反射后一定也进入乙的眼睛。所以乙也一定能从平面镜中看到甲的眼睛，选A。
2 （2002年，安徽省中考题）如图1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。
解析：对于光线OO
所对应的 1
反射光线OO，利用光的反射定律 12
不难作出，并且容易得知光线OO12
入射到水面上的入射角为30?。那 图1 图2 么，此光线折射到空气中时，折射角为多大呢？这是许多同学颇感困惑之处。
其实若想到光路可逆原理，折射角的大小便可“呼之即出”。假如光从水中沿OO1路径入射到水面，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，
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所对应的折射角为45?。进而作图如图2所示。
3 （2002年，盐城市中考题）站在岸上的人看到平静的水面下有一静止的物
体，如图3，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 图3
解析：这是一道极易解错的题目。其实在明确“看到的水下物体”实际上是真实
物体的虚像基础上，运用光路可逆原理来分析，正确选项的得出易如反掌。
取图3中下面的那条入射光线和其相应的折射光线来研究。由光路可逆原理可知，
若激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。
4 （2003年，宁波市中考题）烛焰通过凸透镜恰好在光屏上得到一个倒立放
大的像，若保持凸透镜位置不变，把烛焰和光屏的位置对调一下，则
A. 光屏上仍能得到一个倒立放大的像
B. 光屏上得到一个倒立缩小的像
C. 透过透镜可观察到一个正立放大的像
D. 光屏上没有像，需调节光屏位置才能成像
解析：由凸透镜成像规律我们知道，当烛焰通过凸透镜恰好在光屏上得到一个倒
立放大的像时，物距是大于一倍焦距小于2倍焦距，像距是大于2倍焦距。若保持凸透镜位置不变，把烛焰和光屏的位置对调，则物距将变为大于2倍焦距，可以在大于一倍焦距小于2倍焦距范围内的某处成一个倒立缩小的像。但这时的像是否一定能成
在此时光屏所处的位置上呢？
在实验中我们发现，若烛焰垂直于凸透镜的主光轴放置，则它所成的像也必是垂
直于主光轴的。为了便于研究，我们仅取烛焰上恰好过透镜主光轴上的一点A来研究，如图4所示。
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我们知道，烛焰上A点所成的
像，是由从A点发出的光经凸透镜
折射后相交而成的，由于沿主光轴
传播的光线不改变方向，所以可以 图4 肯定，图中主光轴上的点A` 必是A点所对应的像点。
如果把烛焰和光屏的位置对调，即把A点换放到A` 点的位置，那么由光路可逆原理可知，这时处于A` 点位置的烛焰上发出的光必会沿图中光路的反方向传播，并
在图中的A点处成相应的像点。
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A。
总之，在处理光路问题时，光路可逆原理常常可以在关键时刻大显身手，它的作
用应该引起我们足够的重视。
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