Question

在图所示的盒中，只可放一个光学元件，入射进盒子的单色平行光线用1、2表示．对应的出射光线用①②表示，如果可供你选用的光学元件有：A、平面镜；B、平行玻璃板；C、三棱镜；D、凸面镜；E、凹面镜；F、凸透镜；G、凹透镜．
则图所示盒内应是那种元件？

a是凸面镜；b是三棱镜；c是平面镜；d是凸透镜

Answer 1

分析：a、入射光是平行光，出射光线反方向射出，由此可以确定是一个面镜；根据入射光线与出射光线的对应关系，可以确定经过面镜反射后，光线发散了，由此确定光学元件的种类．
b、平行光入射，平行光射出，具有此特点的光学元件有平面镜、平行玻璃砖、和三棱镜．由于光的传播方向发生了改变，所以可以排除了平行玻璃砖．光线之间的相对位置没有变化，又排除了平面镜．由此可以确定此题的答案．
c、平行光入射，平行光射出，具有此特点的光学元件有平面镜、平行玻璃砖、和三棱镜．由于光的传播方向发生了改变，所以可以排除了平行玻璃砖．光线之间的相对位置发生了变化，又排除了三棱镜，由此可以确定此题的答案．
d、入射光是平行光，出射光线大体沿着原方向射出，由此可以确定是一个透镜；根据入射光线与出射光线的对应关系，可以确定经过透镜折射后，光线会聚了，由此确定光学元件的种类．

解答：解：a、出射光线的方向与入射光线的方向相反，并且相对于入射光线，出射光线的范围扩大，由此可知是一个对光线具有发散作用的面镜，即凸面镜．答案如下图所示：
b、平行光入射，平行光射出，光的传播方向发生了改变，且反射光线和入射光线之间的位置没有改变，由此可以确定这是三棱镜．答案如下图所示：

c、平行光入射，平行光射出，光的传播方向发生了改变，且反射光线和入射光线之间的位置发生了改变，由此可以确定这是平面镜．答案如下图所示：

d、平行光入射，经过光学元件后，根据入射光线对应的出射光线的位置关系的改变，可以确定出射光线变成了会聚光线，由此确定这是对光线具有会聚作用的凸透镜．即，平行于主光轴的入射光线经过凸透镜折射后过焦点．答案如下图所示：

点评：这是一种光学黑匣子问题，它考查了平面镜；平行玻璃板；三棱镜；凸面镜；凹面镜；凸透镜；凹透镜各种光学元件的光学性质．
把握出射光线和入射光线的特点，是解决此类问题的关键，这需要平时知识的积累．