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AdobeIllustrator2023绘制初中物理图形:凸透镜成像光路图

(2025-10-09 10:14:58)
标签:

教育

分类: 物理

最终效果图:
我们将绘制一个包含凸透镜、焦点、物体、以及三条特殊光线(平行于主光轴、过光心、过焦点)的完整成像光路图。
(想象一个清晰的、带箭头和标注的示意图)


第一部分:准备工作与画板设置

  1. 打开AI并新建文档

    • 打开 Adobe Illustrator 2023。

    • 点击“文件” > “新建” (快捷键 Ctrl+N)。

    • 在新建文档窗口中,可以选择一个预设,比如“打印”选项卡下的 A4 大小。这能给我们一个合适的横向工作区域。分辨率设为 300 PPI,颜色模式为 CMYK(用于打印)或 RGB(用于屏幕显示)均可。

    • 点击“创建”。

  2. 调出必要面板

    • 为了高效工作,确保以下面板是打开的:“工具栏”“属性” 面板(通常在右侧)、“图层面板”F7)和 “对齐” 面板(Shift+F7)。

    • 如果找不到,可以在“窗口”菜单中勾选打开。


第二部分:绘制核心元件

第一步:绘制主光轴和凸透镜

  1. 主光轴:

    • 在工具栏选择 “直线段工具” (\)。

    • 在画板上按住 Shift 键(确保画出一条绝对水平的直线),从左到右拖动鼠标,画一条长长的水平线。这就是主光轴

    • 在右侧的“属性”面板中,可以调整描边粗细,比如 2pt,颜色为黑色。

  2. 凸透镜:

    • 在工具栏选择 “椭圆工具” (L)。

    • 在画板上任意位置,按住 Shift 键拖动,画一个正圆。这个圆不需要很大。

    • 关键步骤: 选中这个圆,然后选择 “矩形工具” (M)。

    • 画一个矩形,使其刚好覆盖住圆的右半部分(或左半部分)。

    • 现在,同时选中这个圆和矩形。打开 “路径查找器” 面板(Shift+Ctrl+F9)。

    • 点击第一个形状模式下的 “减去顶层” 按钮。这样,你就得到了一个半圆。

    • 复制这个半圆: 选中它,按 Ctrl+C,再按 Ctrl+F(贴在前面)。现在有两个重叠的半圆。

    • 选中上面的半圆,将鼠标移动到定界框的一角,出现旋转箭头时,按住 Shift 键将其旋转180度

    • 将这两个半圆移动到主光轴上,使它们的直径边紧贴在一起,形成一个对称的“凸透镜”形状。

    • 全选这两个半圆,在“路径查找器”面板中点击 “联集” 按钮,将它们合并为一个完整的透镜图形。

    • 选中透镜,在“属性”面板中,设置填充为无描边为黑色,粗细为 2pt

    现在,你的画板上应该有一条水平的主光轴和一个位于中间的凸透镜。

第二步:标记光心、焦点和物体

  1. 光心 (O):

    • 透镜的中心点就是光心。使用 “直线段工具”,在主光轴上画一条短的垂直线段穿过光心,表示透镜的位置。

    • 使用 “文字工具” (T) 在光心下方点击,输入“O”。

  2. 焦点 (F 和 F‘):

    • 在透镜的左右两侧,主光轴上,对称地取两个点。

    • 使用 “椭圆工具”,按住 Shift 画一个非常小的正圆,填充为黑色,放在左侧的点上。

    • 选中这个小圆,按 Ctrl+C,再按 Ctrl+V 粘贴一个,将其移动到右侧对称的点上。

    • 使用 “文字工具” 在左侧焦点旁输入“F”,右侧输入“F'”。

  3. 物体 (AB):

    • 在透镜的左侧,焦点 F 之外,画一条垂直于主光轴的线段作为物体。

    • 使用 “直线段工具”,按住 Shift 键画一条垂直线段。线段顶端用 “文字工具” 标为“A”,底端标为“B”。线段底部位于主光轴上。


第三部分:绘制三条特殊光线(核心)

我们将用不同颜色和线型来区分这三条光线,最后再统一调整。

  1. 光线1:平行于主光轴的光线

    • 从物体顶端 A 点,画一条水平的虚线(表示入射光),指向透镜。

    • 经过透镜后,这条光线会折射并穿过另一侧的焦点 F‘。从透镜折射点画一条实线连接到 F’。

    • 设置线型: 选中这条折线的“入射部分”(水平部分),在“属性”面板中,勾选“虚线”,虚线参数可以设为 2 pt,间隙 2 pt折射部分保持实线。

  2. 光线2:穿过光心的光线

    • 从物体顶端 A 点,画一条直线直接穿过光心 O。这条光线传播方向不变

    • 所以,它是一条从 A 到 O,再从 O 向后延伸的直线。整条线可以设置为实线

  3. 光线3:穿过焦点的光线

    • 从物体顶端 A 点,画一条直线指向同侧的焦点 F。

    • 这条光线入射到透镜上,经过折射后,会变成一条平行于主光轴的光线射出。

    • 设置线型: 入射部分(A 到 F 再到透镜)设置为虚线折射部分(从透镜向右侧画出的水平线)设置为实线

  4. 添加箭头:

    • 选择所有需要表示光线方向的线段。

    • 在“属性”面板的“描边”选项中,找到 “箭头” 选项。为线段的末端选择合适的箭头样式。通常为“箭头1”。为光线的实线部分(代表实际光路)的末端加上箭头。

第四步:标记像 A‘B’

  1. 光线1和光线2在透镜的右侧相交于一点,这个点就是物体顶端 A 的像 A‘。

  2. 从 A’ 点向主光轴作一条垂线,与主光轴的交点就是 B‘。线段 A’B‘ 就是物体 AB 所成的倒立、缩小的实像

  3. 使用 “直线段工具” 画出像 A‘B’,并用 “文字工具” 标上 A‘ 和 B’。


第四部分:整理与美化

  1. 统一风格:

    • 你可以将所有表示光路的实线选中,统一它们的颜色(比如蓝色)和描边粗细(1pt)。

    • 将所有虚线选中,统一为另一种颜色(比如灰色)和描边粗细(0.5pt)。

    • 将所有标注文字选中,统一字体(如 Arial, 思源黑体)和大小(如 10pt)。

  2. 对齐与分布:

    • 使用 “选择工具” (V) 框选所有元素,在“对齐”面板中,点击 “水平居中对齐分布” 来确保所有元素在水平方向上是对称的。

  3. 编组:

    • 当图形完成后,可以全选所有对象 (Ctrl+A),然后按 Ctrl+G 将它们编组。这样方便整体移动和缩放,而不会破坏内部结构。

最终成果:
你现在已经得到了一个完全由矢量图形构成的、清晰专业的凸透镜成像光路图。它可以无限放大而不失真,非常适合插入课件、试卷或学习资料中。

举一反三

掌握了这个方法,你就可以轻松绘制:

  • 电路图: 使用基本形状(矩形代表电阻、圆圈代表灯泡)和直线来连接。

  • 受力分析图: 用带箭头的线段表示力,并用“文字工具”标注 G, F推, F拉, F支, F摩擦 等。

  • 滑轮组示意图: 结合椭圆、矩形和直线。

AI 2023 的强大之处在于它的精确性和可编辑性。多加练习,你就能快速画出任何想要的科学图示!

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