光路可逆性不可小视_物理试题-查字典物理网

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。

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

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。