Question

5．根据要求作图．

（1）如图甲，如图所示，发光点S发出一条射向水面的光线，在水面发生反射和折射，反射光线经过P点．请在图中作出入射光线、反射光线及大致方向的折射光线．
（2）如图乙，请画出光线通过凹透镜后的折射光线．
（3）根据图丙中通电螺旋管的N极，标出电源的正极和小磁针的N极．

Answer 1

分析 （1）反射光线是由点光源S发出的，但感觉是由点光源在水中的像发出的，也就是说反射光线的反向延长线过像点，即点P和点光源在水中的像在同一直线上，由此可以确定入射点，进而确定入射光线和反射光线．
根据确定的入射光线，利用折射规律可以做出对应的折射光线．
（2）在作凹透镜的光路图时，先确定所给的光线的特点再根据透镜的光学特点来作图．
（3）根据通电螺旋管的N极，利用磁极间的相互作用可知小磁针的N极，根据安培定则可知电源的正极．

解答 解：（1）根据平面镜成像的规律：像与物关于镜面对称，作出点光源S在关于水面的对称点S′，即像点．
连接S′P，与水面的交点O即为入射点，连接SO即为入射光线；连接OP即为反射光线；
过入射点O做水面的垂线即为法线，根据确定的入射光线和法线可以确定入射角，利用光的折射规律：折射光线和入射光线分居法线两侧，折射角小于入射角．可以做出对应的折射光线OA．答案如下图所示：

（2）过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变．平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点，如图所示：

（3）由异名磁极相互吸引可知，小磁针下端为N极，由安培定则可知，电流从下端流出，故电源的下端为正极，如图所示：

点评 （1）要做反射光线和折射光线，确定这两条光线对应的那一条入射光线是解决此题的关键．此题包含了平面镜成像的规律，光的折射规律，有一定的难度．
（2）凹透镜三条特殊光线的作图：①延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴．②平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点．③过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变．
（3）解决本题的关键掌握右手螺旋定则判断电流与磁极间的相互作用．