Question

4．（1）光從空氣斜射入水中，請在圖1畫出大致的折射光線和反射光線．
（2）請確定圖2中物體AB的像的位．
（3）如圖3所示，S為點光源，MN為平面鏡，P為反射光線上的某一點，請畫出從S發出的入射光線及反射光線．
（4）請在圖4中的方框內填上適合的透鏡

Answer 1

分析 （1）光的反射定律：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；
光的折射定律：折射光線、入射光線、法線在同一個平面內，折射光線與入射光線分居法線兩側，光由空氣斜射入水中時，折射光線向法線偏折，折射角小于入射角．
根據以上規律分別作出反射光線和折射光線．
（2）平面鏡成像的特點是：像物大小相等、到平面鏡的距離相等、連線與鏡面垂直、左右互換，即像物關于平面鏡對稱，利用這一對稱性作出AB的像．
（3）根據平面鏡成像的特點知，反射光線好像是由像點發出的，由物與像關于鏡面對稱，作出像點后，作出射線S′P，與鏡面的交點為入射點，再完成光路．
（4）要解決此題，需要掌握凸透鏡和凹透鏡對光線的作用，知道凸透鏡有會聚光線的作用；凹透鏡有發散光線的作用．在此題中要根據光線的變化情況選擇合適的透鏡．

解答 解：（1）過入射點垂直界面作出法線，根據反射定律的內容在空氣中法線的另一側作出反射光線，根據折射定律的內容，在水中法線的另一側作出折射光線，如圖所示：

（2）分別作出物體AB端點A、B關于平面鏡的對稱點A′、B′，用虛線連接A′、B′即為AB在平面鏡中的像．如圖：

（3）過鏡面作出點S的對稱點S′，即為點光源S在平面鏡中的像，連接S′P與鏡面交于O點，即為入射點（反射點），連接SO就得到入射光線，如下圖所示：
（4）圖（1）折射光線比入射線遠離主光軸了，所以光線比原來發散了，應為凹透鏡．
圖（2）兩折射光線比入射光線靠近主光軸了，所以光線比原來會聚了，應為凸透鏡．如圖所示：
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點評 （1）在兩種透明介質的界面上，反射和折射一般是同時發生的，反射與入射在同種介質中，折射與入射在兩種介質中，反射角等于入射角，光由空氣斜射入其它透明介質中時，折射角小于入射角，光由其他透明介質斜射入空氣中時，折射角大于入射角．
（2）在平面鏡成像作圖中，若作出物體在平面鏡中所成的像，要先根據像與物關于平面鏡對稱，先作出端點和關鍵點的像點，再用虛線連接各點即為物體的像．
（3）本題還可以作出P點的像P′，連接SP′與鏡面交于O點，從而確定入射光線和入射點，連接OP畫出反射光線．
（4）此題讓通過光路圖，選擇合適的透鏡，首先要掌握凸透鏡和凹透鏡對光線的作用．在選擇時關鍵是觀察光線的傳播情況，若折射光線比入射光線靠近主光軸了，則為會聚作用，應選凸透鏡；若折射光線比入射光線遠離主光軸了，則為發散作用，應選凹透鏡．