
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文檔簡介
《光學(xué)作圖》一、作圖題1.完成光路圖:2.如圖所示,OB
是平面鏡上的一條反射光線,請畫出反射光線
OB
的入射光線
AO。3.在圖中畫出入射光線對應(yīng)的反射光線。4.請畫出圖中入射光線經(jīng)過凸透鏡后的光線。5.根據(jù)平面鏡成像的特點,請在圖中畫出發(fā)光點
S
的像點
S'。6.請在圖中完成光路圖。7.如圖是小貓和小聰能夠通過平面鏡互相看到對方,請在圖中用光學(xué)作圖法畫出平面鏡,并且畫出箭頭表示小貓看到小聰?shù)墓饴贰?.根據(jù)圖中已給出的物體
AB,畫出它在平面鏡
M
中所成的像
A'B'。9.根據(jù)透鏡的性質(zhì),在圖中完成光路圖:畫出折射光線或入射光線。10.如圖所示,光源M(圖中沒畫出)放在焦距為
3cm
的凸透鏡前,0cm
處為凸透鏡光心。a、b、c是
M
發(fā)出的三條光線經(jīng)凸透鏡折射后的光線,相交于
M'。請在圖中畫出確定光源
M
的光路圖并畫出
c經(jīng)凸透鏡折射前的入射光線。(
表示凸透鏡)11.(1)如圖所示,A′B′是
AB
在平面鏡中所成的像,請畫出平面鏡的位置(保留作圖痕跡)。(2)如圖所示,兩條入射光線(或延長線)分別過凹透鏡的焦點
F和光心
O,分別畫出經(jīng)過凹透鏡折射后的光線。12.在圖中畫出經(jīng)過所給的光線經(jīng)過透鏡后的光線。13.如圖所示,MN
是一平面鏡,S是一發(fā)光點,請根據(jù)反射定律(或平面鏡成像特點)畫出
S
發(fā)出的光線經(jīng)平面鏡反射后通過
P
點的光路圖。14.如圖所示,OB
為一束光線在水面的反射光線,O為入射點,請畫出入射光線和其進入水中的折射光線的大致位置。如圖所示,光線經(jīng)過平面鏡反射后射向凹透鏡,請畫出射向平面鏡的入射光線和經(jīng)過凹透鏡后的折射光線,并在圖中標(biāo)出入射角的度數(shù)。15.如圖所示,畫出入射光線
AO的反射光線和折射光線;如圖所示,畫出入射光線通過透鏡的光路圖。16.在圖中畫出從水中斜射入空氣的大致入射光線,并標(biāo)出折射角的度數(shù)。17.在圖中,畫出相應(yīng)的入射光線和折射光線。18.如圖甲所示,A′B′是物體
AB
在平面鏡中所成的像,請根據(jù)平面鏡成像的特點在圖甲中畫出平面鏡的位置。如圖乙所示,請畫出兩條光線經(jīng)過凸透鏡后的折射光線。19.如圖甲所示自行車尾燈設(shè)計得很巧妙,它的結(jié)構(gòu)如圖乙所示,其內(nèi)部的反射面可以看作是由多個互相垂直的平面鏡組成。當(dāng)有光以任何方向照射到尾燈時可起到明顯警示作用,試在圖丙中畫出圖中一條光線的反射光線(要求作出法線)。20.一束光從空氣斜射到水面上,折射光線如圖所示,請畫出對應(yīng)的入射光線和反射光線。21.如圖所示,請補充完整凸透鏡的兩條入射光線。22.如圖甲所示,一束光從空氣斜射到玻璃的表面,請畫出進入玻璃的折射光線;請在圖乙中畫出入射光線經(jīng)凸透鏡后的折射光線;如圖丙所示,從點光源
S
射出的一條光線經(jīng)
P
處的平面鏡反射后,反射光線射向凹透鏡的焦點方向。請畫出平面鏡,并作出反射光線經(jīng)凹透鏡折射后的光線。23.(1)如圖所示,根據(jù)圖中的入射光線和法線,畫出大致方向的折射光線;(2)如圖所示,請利用平面鏡成像的特點,根據(jù)物體
AB
在平面鏡中所成的像
A′B,′在圖中畫出物體
AB的位置,保留作圖痕跡;(3)在如圖所示的光路圖中,分別填入合適的透鏡(填符號或簡圖)。24.如圖,一束光從空氣斜射入水中,請畫出折射光線和反射光線。25.周末,小明在家看電視時,對著墻按遙控器,發(fā)現(xiàn)有時能改變電視機頻道。MN
表示墻壁,A
點表示遙控器發(fā)出紅外線處,B
點表示電視機接收信號處。請畫出本次控制電視機的光路。26.如圖所示,人眼在
A
點觀察到水中的點光源
S
所成的像處于
B
點位置,請畫出人眼觀察到像的光路圖.27.(1)根據(jù)已給出的入射光線
a
及其出射光線
b,請在方框內(nèi)畫出一個適當(dāng)類型的透鏡,并畫出入射光線
c
的出射光線;(2)如圖所示,請:①畫出圖中由發(fā)光點
S
發(fā)出的兩條光線經(jīng)過凸透鏡后的折射光線;②確定發(fā)光點
S
的像點并在圖中用
S′標(biāo)出來;(3)如圖所示,水池的側(cè)壁上安裝了一盞小射燈
A,站在水池旁邊上的小杰(眼睛在
C
點)看到小射燈的像在水中
B
點的位置。請你畫出:①水面的位置;②小射燈
A
發(fā)出的一條光線經(jīng)過水面反射后進入小杰眼睛(即圖中的
C
點)的光路圖(請保留必要的作圖痕跡);③②中的入射光線經(jīng)水面折射后的大致光路。28.利用平面鏡成像的特點,作出如圖中三角形
ABC
的像。29.作出如圖所示中的折射光線。30.如圖所示是投影儀的簡化示意圖,為透鏡的焦點。請在圖中畫出入射光線經(jīng)凸透鏡折射后再經(jīng)平面鏡反射的光路圖。31.根據(jù)平面鏡成像特點,在圖中畫出物體
AB
在平面鏡MN
中所成的像 。32.如圖所示,一束光射向凸透鏡經(jīng)折射后射到水面,請在圖中畫出光經(jīng)過凸透鏡的折射光線和水中的折射光線的大致方向。33.如圖所示,游客通過海底觀光隧道觀看海底的海洋世界。A
點是游客的眼睛,B、C
兩點分別是游客看到的魚以及水中魚的實際位置,請完成游客在
A
點看到水中魚的光路圖。34.如圖所示,MN
為空氣和水的分界面,OA
為反射光線,O
為入射點,請在圖中畫出其入射光線和折射光線。35.如圖所示,將一支激光筆放置到
A
處,將一枚硬幣放置在不透明容器底部
B
處,請你利用一種實驗器材或生活中的物品,想辦法使
A
處發(fā)出的光能照射到
B
處。請說出你所選擇的這種實驗器材或物品的名稱;大致畫出你的設(shè)計思路(器材或物品的位置及光路)。36.如圖所示,S'為點光源
S
通過平面鏡成的像,圖中已經(jīng)畫出
S
發(fā)出的一條光線經(jīng)過平面鏡后的反射光線,請你畫出:⑴點光源
S
的位置;⑵補全入射光線;⑶畫出這條反射光線經(jīng)過凸透鏡后的折射光線的大致位置。答案解析部分【解析】【解答】凸透鏡作圖如下:平行于主光軸的光線經(jīng)過凸透鏡后,折射光線過焦點;過光心的光線經(jīng)過凸透鏡后傳播方向不改變。凹透鏡作圖:入射光線的延長線過異側(cè)焦點的光線,經(jīng)過凹透鏡后折射光線平行于主光軸。如圖所示:【分析】在作凸透鏡、凹透鏡的光路圖時,先確定所給的光線的特點再根據(jù)透鏡的光學(xué)特點來作圖?!窘馕觥俊窘獯稹窟^
O
點做垂直于平面鏡的法線,在法線右側(cè)畫出入射光線,使反射角等于入射角,如下圖所示:【分析】光的反射定律:反射光線與入射光線、法線在同一平面上,反射光線與入射光線分居法線兩側(cè),反射角等于入射角。(注:光路是可逆的)【解析】【解答】根據(jù)光的反射定律,反射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè),反射角等于入射角,作出反射光線,如圖所示:【分析】光在發(fā)生反射時,反射角等于入射角?!窘馕觥俊窘獯稹科叫杏谕雇哥R主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后將經(jīng)過焦點,如圖所示:【分析】平行于凸透鏡主光軸的光線,折射光線過焦點?!窘馕觥俊窘獯稹扛鶕?jù)平面鏡成像的特點可知,物和像關(guān)于平面鏡對稱,故可通過發(fā)光點
S
作平面鏡的垂線,向右延長等距離的垂線,使物距和像距相等,畫出發(fā)光點
S
的像點
S',如下所示:?!痉治觥扛鶕?jù)平面鏡成像的特點作圖?!窘馕觥俊窘獯稹科叫杏谥鞴廨S的光線經(jīng)凹透鏡折射后,折射光線的反射延長線過焦點,通過光心的光線傳播方向不變,如圖所示:【分析】平行于主光軸的光線經(jīng)凹透鏡折射后,折射光線的反射延長線過焦點,通過光心的光線傳播方向不變?!窘馕觥俊窘獯稹啃∝埬芸吹叫÷敚切÷斏砩系墓饩€射向平面鏡時,其反射光線進入貓的眼睛。那么從小聰身上射出的光線為入射光線
AO,O
為入射點,射向小貓的光線為反射光線
OB。而在光的反射現(xiàn)象中,反射角等于入射角,可作反射光線與入射光線的夾角∠AOB
的角平分線,即為法線ON,過
O
點作
ON
的垂線,此垂線所在的位置即為平面鏡所在的位置。作圖如下:【分析】光的反射定律:反射光線與入射光線、法線在同一平面上;反射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè);反射角等于入射角??蓺w納為:“三線共面,兩線分居,兩角相等”。【解析】【解答】根據(jù)平面鏡的成像規(guī)律,過
A
點作關(guān)于平面鏡的對稱點
A',過
B
點作關(guān)于平面鏡的對稱點
B',用虛線連接
A'B',即為物體
AB在平面鏡中的像,如下圖所示【分析】平面鏡成像時,像和物體關(guān)于平面鏡對稱,畫出像的位置?!窘馕觥俊窘獯稹繄D示中,通過光心的光線,其傳播方向不改變,平行于凹透鏡的主光軸入射的光線,其折射光線的反射延長線,過異側(cè)焦點;經(jīng)凸透鏡后的折射光線過焦點,則入射光線平行于主光軸,作圖如下:【分析】光線和凹透鏡的主光軸平行,折射光線的反向延長線過焦點;光線過光心,沿直線傳播;光線平行于凸透鏡的主光軸,折射光線過焦點;光線過光心,沿直線傳播?!窘馕觥俊窘獯稹恳蛘凵涔饩€
a
過凸透鏡焦點,所以其入射光線平行于主光軸;因折射光線b
過光心,而過光心的光線方向不變,據(jù)此畫出a、b
的入射光線,兩入射光線的交點為光源
M,折射光線c
與凸透鏡的交點為該光線的入射點,連接
M
與光線
c
的入射點,即c
經(jīng)凸透鏡折射前的入射光線,如圖所示:【分析】根據(jù)凸透鏡的三條特殊光線畫出a、b的入射光線,兩入射光線的交點為光源
M;連接M與
c光線的入射點,可知
c
經(jīng)凸透鏡折射前的入射光線。【解析】【解答】(1)由平面鏡成像的規(guī)律可知,物與像關(guān)于平面鏡對稱,故分別連接
AA′與
BB′,作
AA′和
BB′的垂直平分線,即為平面鏡的位置,如下圖所示(2)由凹透鏡成像規(guī)律可知,經(jīng)過光心的光線傳播方向不變,而入射光線的延長線經(jīng)過焦點時,其折射光線將沿平行于主光軸的方向射出,如下圖所示【分析】(1)平面鏡成像特點:(1)
平面鏡成的是虛像;(2)
像與物體大小相等;(3)像與物體到鏡面的距離相等;(4)像與物體的連線與鏡面垂直。另外,平面鏡里成的像與物體左右倒置。(2)經(jīng)過光心的光線傳播方向不變,而入射光線的延長線經(jīng)過凹透鏡的虛焦點時,其折射光線將沿平行于主光軸的方向射出?!窘馕觥俊窘獯稹科叫杏谥鞴廨S的光線經(jīng)凸透鏡折射后將過焦點,通過焦點的光線經(jīng)凸透鏡折射后將平行于主光軸,如圖所示:【分析】凸透鏡的三條特殊光線:①通過焦點的光線經(jīng)凸透鏡折射后將平行于主光軸;②平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后將過焦點;③過凸透鏡光心的光線傳播方向不改變。【解析】【解答】根據(jù)平面鏡成像時像與物的對稱性,畫出發(fā)光點
S
的像
S′,然后連接
S′P
畫出反射光線,這樣
S′P
與平面鏡有一個交點,此交點即為入射點
O,再連接
S
與入射點
O
畫出入射光線。注意標(biāo)上箭頭表示光的傳播方向。如圖所示:【分析】根據(jù)平面鏡成像時像與物的對稱性作圖。【解析】【解答】(1)先過入射點作出法線,然后根據(jù)反射角與入射角相等作出入射光線
AO;光從空氣斜射入水中,折射角小于入射角,據(jù)此作出折射光線
OC,如下圖(2)由圖知道,反射光線與鏡面的夾角為
60°,則反射角為
90°-60°=30°故由反射定律知道,入射角也為
30°,由此在法線上方作出入射光線,并標(biāo)出入射角的度數(shù)
30°;根據(jù)延長線過另一側(cè)焦點的光線經(jīng)凹透鏡折射后將平行于主光軸,畫出折射光線,如下圖【分析】(1)光在反射時,反射角等于入射角,發(fā)生折射時,空氣中的角度大,畫出入射光線和折射光線;(2)光線的延長線過凹透鏡的焦點,折射光線平行于凹透鏡的主光軸?!窘馕觥俊窘獯稹浚?)入射光線
AO
由空氣斜射如水中,在水面發(fā)生發(fā)射和折射,首先過
O
點做出垂直交界面的法線;根據(jù)反射定律,反射角等于入射角,反射關(guān)系和入射光線分居法線兩側(cè),做出反射光線。根據(jù)折射定律,光線從空氣射入水中,折射角小于入射角,折射光線和入射光線分居法線兩側(cè),做出折射光線,如下圖所示:(2)平行于主光軸的光線經(jīng)凹透鏡折射后,其折射光線的反向延長線過焦點,過光心的光線傳播方向不變;如下圖所示:【分析】光在反射時,反射角等于入射角,發(fā)生折射時,空氣中的角度大,畫出反射光線和折射光線;光線平行于凹透鏡的主光軸,折射光線的反向延長線過焦點;光線過光心,沿直線傳播?!窘馕觥俊窘獯稹扛鶕?jù)光的折射規(guī)律,光線由水中斜射入空氣中時,折射角大于入射角,所以折射光線要遠(yuǎn)離法線,由于法線垂直于界面,故折射角為如圖所示【分析】光從水中斜射入空氣中,折射角大于入射角,畫出入射光線?!窘馕觥俊窘獯稹科叫杏谥鞴廨S的光線經(jīng)凸透鏡折射后將過焦點,過凸透鏡光心的光線傳播方向不改變。如圖所示【分析】平行于凸透鏡的主光軸折射光線過焦點,光線過光心,沿直線傳播。【解析】【解答】(1)分別連接點
AA′、BB′,然后作
AA′,BB′的垂直平分線即為平面鏡的位置,如圖所示:(2)通過焦點的光線經(jīng)凸透鏡折射后將平行于主光軸,平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后將過焦點,如圖所示:【分析】(1)若已知物和像的位置關(guān)系,連接像與物兩端相對應(yīng)的對稱點,然后作出連線的垂直平分線即為平面鏡的位置。注意:①虛像以及輔助線都用虛線表示。②像物連線與鏡面垂直,且要標(biāo)注垂直符號。(2)記住透鏡的“三條特殊光線”的光路圖是解決問題的關(guān)鍵:①過光心的光線經(jīng)透鏡折射后傳播方向不改變;②平行于主光軸的光線經(jīng)透鏡折射后,折射光線過焦點(凹透鏡的折射光線反向延長過虛焦點);③過凸透鏡焦點(或正向延長過凹透鏡焦點)的光線經(jīng)透鏡折射后,折射光線平行于主光軸射出。在第二點的基礎(chǔ)上利用光路的可逆性識記第三點。注意:光線的反向延長線用虛線表示。【解析】【解答】當(dāng)自行車后放有光照射過來時,如圖丙,光線會在平面鏡上發(fā)生反射現(xiàn)象,反射光線會在另一面平面鏡上再次發(fā)生反射。由圖丙可知,入射光線照射到上面平面鏡,過入射光線與平面鏡的交點作垂線為法線,此時法線與入射光線的夾角為入射角,根據(jù)反射角等于入射角作出反射光線;反射光線照射到下面的平面鏡上發(fā)生第二次反射,同理作出反射光線二次反射后的反射光路。如圖所示:【分析】根據(jù)光的反射定律作圖,反射角等于入射角作圖。最終反射光線與最初的入射光線平行?!窘馕觥俊窘獯稹肯冗^
O
點作空氣和水的分界面的垂線,即法線,再根據(jù)光從空氣斜射到水中折射角小于入射角確定入射光線,最后根據(jù)反射定律反射角等于入射角作出反射光線即可。如圖所示【分析】利用光的反射定律、折射定律作圖即可?!窘馕觥俊窘獯稹客雇哥R對光線有會聚作用,根據(jù)光路可逆,從焦點發(fā)出的光經(jīng)凸透鏡后會平行于主光軸,穿過凸透鏡光心的光方向不變,如圖所示:【分析】凸透鏡的三條特殊光線:①通過焦點的光線經(jīng)凸透鏡折射后將平行于主光軸;②平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后將過焦點;③過凸透鏡光心的光線傳播方向不改變?!窘馕觥俊窘獯稹浚?)光從空氣斜射到玻璃的表面,根據(jù)光的折射定律可知,折射角小于入射角,折射光線靠近法線,如下圖所示:(2)平行于主光軸的光線經(jīng)過凸透鏡折射后會經(jīng)過焦點
F,過光心的光線經(jīng)凸透鏡后傳播方向不變,如下圖所示:(3)根據(jù)光的反射規(guī)律,反射角等于入射角,因此法線是入射光線和反射光線夾角的角平分線,先作反射光線和入射光線夾角的角平分線,即為法線,法線與平面鏡始終垂直,因此過
P
點作法線的垂線,這就是平面鏡的位置。射向凹透鏡焦點的光線經(jīng)凹透鏡折射后將平行于主光軸,如下圖所示:【分析】(1)光從空氣斜射到玻璃的表面,根據(jù)光的折射定律可知,折射角小于入射角,折射光線靠近法線。平行于主光軸的光線經(jīng)過凸透鏡折射后會經(jīng)過焦點
F,過光心的光線經(jīng)凸透鏡后傳播方向不變。根據(jù)入射光線和反射光線找出入射光線和反射光線夾角的角平分線,角平分線的位置與法線的位置重合,根據(jù)鏡面與法線垂直作出平面鏡的位置;射向焦點的光線經(jīng)過凹透鏡后會平行于主光軸。【解析】【解答】(1)由圖可知,光從水斜射入空氣,根據(jù)光的折射定律可知,光從水或其他介質(zhì)斜射入空氣,折射光線遠(yuǎn)離法線,如下圖所示:(2)平面鏡所成的像與物關(guān)于平面鏡對稱,
分別作出
A′和
B′關(guān)于平面鏡的對稱點
A、B,連接AB,在
A
端標(biāo)上箭頭,如下圖所示:(3)由圖中光線可知,經(jīng)過左邊透鏡時,光線被發(fā)散了,故左邊是一個凹透鏡,經(jīng)過右邊透鏡時光線被會聚了,故右邊是凸透鏡,如下圖所示:【分析】(1)光的折射規(guī)律:光從空氣斜射入水或其他介質(zhì),折射光線與入射光線、法線在同一平面上;折射光線和入射光線分居法線兩側(cè),折射角小于入射角;入射角增大時,折射角也隨著增大;當(dāng)光線垂直射向介質(zhì)表面時,傳播方向不改變。(折射光路也是可逆的)平面鏡成像特點:(1)
平面鏡成的是虛像;(2)
像與物體大小相等;(3)像與物體到鏡面的距離相等;(4)像與物體的連線與鏡面垂直。另外,平面鏡里成的像與物體左右倒置。凸透鏡能使光線會聚,凹透鏡能使光線發(fā)散;通過圖中光線的折射情況來確定是什么透鏡?!窘馕觥俊窘獯稹扛鶕?jù)光的反射定律可知,反射光線和入射光線分居法線兩側(cè),反射角等于入射角,在法線另一側(cè)交界面上方畫出反射光線;光線由空氣斜射入水中,折射角小于入射角,在法線另一側(cè)交界面下方畫出相應(yīng)的折射光線,如下圖所示:【分析】利用光的反射定律、折射定律作圖。【解析】【解答】先根據(jù)平面鏡成像規(guī)律作出
A
的像點
A′,再連接像點
A′與接收信號處
B點,與墻壁的交點為入射點
O,再連
A
與入射點
O
作為遙控器發(fā)出的紅外線,據(jù)此標(biāo)出光的傳播方向,如下圖所示:【分析】根據(jù)平面鏡成像的特點知,物與像關(guān)于鏡面對稱,故可作出紅外線經(jīng)過墻壁反射的光路?!窘馕觥俊窘獯稹窟B接
AB
交水面于點
O,過
O點垂直水面作出法線,連接
SO畫出入射光線,連接OA畫出折射光線,即為人眼觀察到像的光路圖.如圖所示:.【分析】空氣中看到水中的物體,比實際變淺;像和人眼的位置在同一直線上;畫出折射光線,連接光源,畫出入射光線?!窘馕觥俊窘獯稹浚?)圖中出射光線
b
比入射光線
a
發(fā)散一些,說明該透鏡對光有發(fā)散作用,該透鏡是凹透鏡,平行于主光軸的光線
c
經(jīng)凹透鏡折射后,其折射光線的反向延長線過焦點,如圖所示:(2)過光心的光線經(jīng)凸透鏡折射后傳播方向不改變,平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后將過焦點;據(jù)此畫出兩條折射光線,再將兩條折射光線反向延長,反向延長線的交點即為發(fā)光點
S
的像點S′,如圖所示:(3)B點是
A
在水中像的位置,根據(jù)平面鏡成像的特點可知,A
和
B
關(guān)于水面是對稱的,線段
AB的中垂線為水面的位置;連接
BC與水面相交
O點,連接
AO
為入射光線,OC
為反射光線,過
O點畫出法線,與水面垂直,AO
從空氣入射到水中,折射角小于入射角,折射光線會靠近法線,折射光線為
OD,如圖所示:【分析】(1)凹透鏡對光有發(fā)散作用,根據(jù)光路判斷透鏡;平行于凹透鏡主光軸的光線,折射光線的反向延長線過焦點,畫出折射光線;光線平行于凸透鏡的主光軸,折射光線過焦點;光線過凸透鏡的光心,沿直線傳播;平面鏡成像時,像和物體關(guān)于平面鏡對稱,畫出平面鏡的位置;像和光線經(jīng)過的點在同一直線上;畫出反射光線和入射光線;光從空氣斜射入水中時,折射光線靠近法線。【解析】【解答】作出
A、B、C
三點關(guān)于鏡面的對稱點
A′、B′、C′,用虛線將三點連接起來即為ABC的像。如下圖所示:【分析】平面鏡成像時,像和物體關(guān)于平面鏡對稱,畫出像的位置。【解析】【解答】平行于主光軸的光線經(jīng)凸透鏡折射后將過焦點,過光心的光線經(jīng)凸透鏡后傳播方向不變,故折射光線如下圖:【分析】光線平行于凸透鏡的主光軸時,折射光線過凸透鏡的焦點;光線過凸透鏡的光心,沿直線傳播。【解析】【解答】過焦點的光線經(jīng)凸透鏡折射后折射光線平行于主光軸,入射到平面鏡上;過入射點垂直于鏡面畫出法線,圖中入射角為
90°-45°=45°再根據(jù)反射角等于入射角畫出反射光線,如圖所示【分析】光線過凸透鏡的焦點,折射光線平行于主光軸;光線在反射時,反射角等于入射角,畫出反射
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