Question

4．（1）光从空气斜射入水中，请在图1画出大致的折射光线和反射光线．
（2）请确定图2中物体AB的像的位．
（3）如图3所示，S为点光源，MN为平面镜，P为反射光线上的某一点，请画出从S发出的入射光线及反射光线．
（4）请在图4中的方框内填上适合的透镜

Answer 1

分析 （1）光的反射定律：反射光线、入射光线、法线在同一个平面内，反射光线与入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角；
光的折射定律：折射光线、入射光线、法线在同一个平面内，折射光线与入射光线分居法线两侧，光由空气斜射入水中时，折射光线向法线偏折，折射角小于入射角．
根据以上规律分别作出反射光线和折射光线．
（2）平面镜成像的特点是：像物大小相等、到平面镜的距离相等、连线与镜面垂直、左右互换，即像物关于平面镜对称，利用这一对称性作出AB的像．
（3）根据平面镜成像的特点知，反射光线好像是由像点发出的，由物与像关于镜面对称，作出像点后，作出射线S′P，与镜面的交点为入射点，再完成光路．
（4）要解决此题，需要掌握凸透镜和凹透镜对光线的作用，知道凸透镜有会聚光线的作用；凹透镜有发散光线的作用．在此题中要根据光线的变化情况选择合适的透镜．

解答 解：（1）过入射点垂直界面作出法线，根据反射定律的内容在空气中法线的另一侧作出反射光线，根据折射定律的内容，在水中法线的另一侧作出折射光线，如图所示：

（2）分别作出物体AB端点A、B关于平面镜的对称点A′、B′，用虚线连接A′、B′即为AB在平面镜中的像．如图：

（3）过镜面作出点S的对称点S′，即为点光源S在平面镜中的像，连接S′P与镜面交于O点，即为入射点（反射点），连接SO就得到入射光线，如下图所示：
（4）图（1）折射光线比入射线远离主光轴了，所以光线比原来发散了，应为凹透镜．
图（2）两折射光线比入射光线靠近主光轴了，所以光线比原来会聚了，应为凸透镜．如图所示：
．

点评 （1）在两种透明介质的界面上，反射和折射一般是同时发生的，反射与入射在同种介质中，折射与入射在两种介质中，反射角等于入射角，光由空气斜射入其它透明介质中时，折射角小于入射角，光由其他透明介质斜射入空气中时，折射角大于入射角．
（2）在平面镜成像作图中，若作出物体在平面镜中所成的像，要先根据像与物关于平面镜对称，先作出端点和关键点的像点，再用虚线连接各点即为物体的像．
（3）本题还可以作出P点的像P′，连接SP′与镜面交于O点，从而确定入射光线和入射点，连接OP画出反射光线．
（4）此题让通过光路图，选择合适的透镜，首先要掌握凸透镜和凹透镜对光线的作用．在选择时关键是观察光线的传播情况，若折射光线比入射光线靠近主光轴了，则为会聚作用，应选凸透镜；若折射光线比入射光线远离主光轴了，则为发散作用，应选凹透镜．