Question

（1）如图所示，发光点S发出一条射向水中的光线，在水面发生反射和折射后，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）画出图中凹透镜的折射光线的方向．

Answer 1

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）入射光线平行于主光轴，经过凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过焦点；
入射光线过光心，经过凹透镜折射后，传播方向不变；
射向另一个焦点的入射光线经过凹透镜折射后，折射光线的反向延长线过焦点，由此可以做出三条入射光线经过凹透镜折射的光路图，答案如下图所示：

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）关于凹透镜有三条特殊光线：过光心的；平行于主光轴的；射向另一个焦点的．每条特殊的入射光线对应的折射光线也有自己的特点，根据入射光线的特点即可作出对应的出射光线．
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）将入射光线的特点与出射光线的特点对应起来是解决此题的关键．对于凸透镜也有类似的三条入射光线，可以类比记忆．