Question

（1）一圓形蓄水池裝滿水，水面與地面相平，在池的中心正上方B處懸掛著一盞燈，一人站在岸邊，設A處為人眼，作出燈發出的光經水面反射后進入人眼的反射光線．（保留輔助線）
（2）一條光線照射到水面發生反射和折射，這條光線經水面折射后的光線如圖所示．請在圖中畫出它的入射光線和反射光線的大致方向．
（3）如圖所示，從光源S發出的兩條光線，其中一條平行于凸透鏡的主光軸，另一條過凸透鏡的焦點，請畫出這兩條光線透過凸透鏡后的折射光線．
（4）請在下圖方框中畫出合適的透鏡．

Answer 1

解：（1）根據平面鏡成像的規律：像與物關于鏡面對稱，作出點光源B在關于水面的對稱點B′，即像點．
連接B′A，與水面的交點O即為反射點，連接OA即為反射光線，連接BO即為入射光線．如圖所示：

（2）光由空氣斜射進入液體中時，折射光線向靠近法線方向偏折，根據折射角小于入射角畫出入射光線．
由光的反射定律的內容，首先過入射點畫出法線，法線與界面垂直（虛線），根據反射角等于入射角畫出反射光線；

（3）圖示的是一凸透鏡，平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后折射光線通過焦點，過焦點的光線經凸透鏡折射后折射光線平行于主光軸，如下圖所示：

（4）折射光線比起入射光線更加遠離主光軸，所以該透鏡對光線有發散作用，因此填凹透鏡．

分析：（1）反射光線是由點光源B發出的，但感覺是由點光源在水中的像發出的，也就是說反射光線的反向延長線過像點．首先利用平面鏡成像的特點：像與物關于平面鏡對稱，作出發光點B的像點B′，根據反射光線反向延長通過像點，可以有像點B′和A點確定反射光線所在的直線，從而畫出反射光線，并確定反射點，最后由發光點和反射點畫出入射光線，從而完成光路．
（2）反射定律：反射光線、入射光線、法線在同一個平面內，反射光線與入射光線分居法線兩側，反射角等于入射角；
折射定律：折射光線、入射光線、法線在同一個平面內，折射光線、入射光線分居法線兩側，當光由空氣斜射進入水中或其它透明介質中時，折射光線向靠近法線方向偏折，折射角小于入射角；當光由水中或其它透明介質斜射進入空氣中時，折射光線向遠離法線方向偏折，折射角大于入射角．
（3）凸透鏡有三條特殊光線：過光心的光線其傳播方向不變；過焦點的光線經凸透鏡折射后折射光線平行于主光軸；平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后折射光線通過焦點．
（4）知道凸透鏡有會聚光線的作用，凹透鏡有發散光線的作用．根據入射光和折射光的方向，判斷光線被會聚了還是發散了．若光線被會聚則填凸透鏡，若光線被發散則填凹透鏡．
點評：①在光路圖中，法線要畫成虛線，如果能夠確定反射角，在光路圖中，一定要標出反射角的度數；畫折射光路時，一定注意光從哪種介質進入哪種介質．
②在判斷經透鏡折射后的光線是“會聚”還是“發散”時，可用延長入射光線的方法來判斷．