Question

20．按照要求完成下列光路圖
（1）在圖1中做出物體AB在平面鏡中的像．
（2）如圖2是射向凹透鏡的兩條光線，請畫出這兩條光線通過凹透鏡后的折射光線．
（3）將一平面鏡斜放在裝有水的水槽中，有一束光線垂直射向水面，如圖3所示，請畫出這束光線在水中行進(jìn)最后射出水面的光路圖．

Answer 1

分析 （1）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(guān)于平面鏡對稱，利用這一對稱性作出AB的像．
（2）在作凹透鏡的光路圖時，先確定所給的光線的特點再根據(jù)透鏡的光學(xué)特點來作圖；
（3）本題所要求的光路圖可分為以下幾個步驟：
①光線垂直射向水面，此時光線的方向是不變的，垂直射入是折射的一個特例．
②光在水中射到平面鏡上被反射，反射要遵循反射定律，入射光線和反射光線分居法線的兩側(cè)，反射角等于入射角．
③被鏡面反射的光從水中射向空氣，此時水中入射光線與法線的夾角為入射角，空氣中折射光線與法線的夾角為折射角，入射光線和折射光線分居法線的兩側(cè)，且折射角大于入射角．

解答 解：（1）先作出物體AB的端點A、B關(guān)于平面鏡的對稱點A′、B′，用虛線連接A′、B′即為物體AB在平面鏡中所成的像，如圖所示：

（2）延長線過另一側(cè)焦點的光線經(jīng)凹透鏡折射后將平行于主光軸；過光心的光線經(jīng)凹透鏡折射后傳播方向不改變，如圖所示：

（3）①先畫出光線垂直射入水中，此時光線方向不變．
②接著畫光在平面鏡上的反射：先畫法線，然后反射光線和入射光線分居法線的兩側(cè)，反射角等于入射角．
③最后畫光從水中射入空氣中：先畫法線，然后入射光線和折射光線分居法線的兩側(cè)，且折射角大于入射角．如圖所示：

點評 （1）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(jù)像與物關(guān)于平面鏡對稱，先作出端點和關(guān)鍵點的像點，再用虛線連接各點即為物體的像．
（2）凹透鏡三條特殊光線的作圖：①延長線過另一側(cè)焦點的光線經(jīng)凹透鏡折射后將平行于主光軸．②平行于主光軸的光線經(jīng)凹透鏡折射后，其折射光線的反向延長線過焦點．③過光心的光線經(jīng)凹透鏡折射后傳播方向不改變．
（3）本題考查了光的折射規(guī)律和光的反射定律．注意當(dāng)光垂直入射到另一種介質(zhì)中時，傳播方向不變，即折射角和入射角都是0°．