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椭圆内光反射现象的特殊情形演示

在《怎么演示椭圆内部的光反射现象》里面,用网络画板演示了椭圆内部的光反射现象。但是,椭圆内部的光反射,还有若干特殊情形。下面就来演示几个简单情形。11怎么演示椭圆内部的光反射现象?
工具/原料
1

电脑

2

网络画板

方法/步骤
1

这里,直接使用《怎么演示椭圆内部的光反射现象》里面制作的课件。如图,A点是椭圆上的动点光源,B点是椭圆上的定点;光线AB经过反射,依次得到:BC、CD、DE、EF。

2

设直线AB和直线CD交于点P,根据点A来构造点P的轨迹。P轨迹与椭圆有四个交点,分别是B、G、H、I。如果把G视为光源,那么GB经过椭圆反射之后,就是BI,再反射,就得到IG、GB,所以说,这是一个封闭的光路,△BGI是椭圆的光反射三角形,也是周长最大的内接三角形。

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H也是一个特殊的点(相对于定点B而言),至于有什么特殊之处,大家自己做实验。

4

设直线AB和直线DE交于点Q,根据点A来构造点Q的轨迹;Q轨迹与椭圆有五个交点,分别是B、G、H、I、J。光线GB的光路是GBJK,这是一个平行四边形,是一个封闭的光路,也是椭圆里面周长最大的内接四边形。

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光线HB的反射光线是BI,对应的光路也是一个封闭的四边形,只不过是一个交叉四边形。这个四边形是不是满足周长最大的性质呢?感兴趣的读者,可以自己测量一下。

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设直线AB与直线EF交于点R,根据点A来构造点R的轨迹;R轨迹与椭圆的交点情况比较复杂,如果改变椭圆的形状,有一些交点会消失。不过,有一种情形是一定存在的,那就是椭圆的“内接光反射五边形”,也是周长最大的内接五边形。当拖动A点,使之与F点重合,那么A、F、R重合的位置,恰好就是R轨迹与椭圆的一个交点。大家可以试一下,看能不能作出“内接光反射五角星”。

注意事项
1

如果点A、点B是椭圆的顶点,那就一定会有封闭光路;

2

如果点A、点B是椭圆的顶点,且A、B关于椭圆中心对称,那么光路就被局限在线段AB上了;

3

椭圆里面,还存在着任意边数的封闭光路,所以我说,椭圆内部的光线反射现象是比较复杂的。

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