Question

把一個(gè)凸透鏡固定于薄壁玻璃筒中間，在凸透鏡的焦點(diǎn)F處放一個(gè)點(diǎn)光源S，然后注入水，使水面處于光源S和凸透鏡之間，如圖所示，為使凸透鏡折射后的光線(xiàn)是一束平行光，則光源的位置（ ）

A．應(yīng)適當(dāng)升高
B．應(yīng)適當(dāng)降低
C．應(yīng)不動(dòng)
D．無(wú)論怎樣變動(dòng)，均無(wú)法實(shí)現(xiàn)

Answer 1

【答案】分析：過(guò)凸透鏡焦點(diǎn)的光線(xiàn)經(jīng)凸透鏡折射后與主光軸平行，所以放在焦點(diǎn)上的點(diǎn)光源S發(fā)出的光經(jīng)凸透鏡折射后是平行光線(xiàn)．但光線(xiàn)從空氣斜射入水時(shí)會(huì)發(fā)生折射，由于折射光線(xiàn)偏離了原來(lái)的傳播方向，再經(jīng)凸透鏡折射后就不再是平行光．所以，這道題需要注意以上兩點(diǎn)．
解答：解：根據(jù)光路的可逆性，我們假設(shè)是從水底有一束平行光線(xiàn)向上射出，經(jīng)過(guò)凸透鏡和水面的兩次折射后到達(dá)光源．如圖，通過(guò)透鏡邊緣的紅線(xiàn)經(jīng)過(guò)透鏡折射后，在水面以下的部分的延長(zhǎng)線(xiàn)通過(guò)透鏡的焦點(diǎn)F（無(wú)論中間是否有水），但是經(jīng)過(guò)水面時(shí)，根據(jù)折射角大于入射角（因?yàn)楣饩�(xiàn)是由水射向空氣），這時(shí)光線(xiàn)應(yīng)該遠(yuǎn)離法線(xiàn)向下偏折一些，即圖中折射后的藍(lán)色光線(xiàn)；通過(guò)透鏡中心的平行光線(xiàn)，在經(jīng)過(guò)透鏡和水面時(shí)方向不變，豎直向上，即圖中綠線(xiàn)．那么，藍(lán)線(xiàn)與綠線(xiàn)的交點(diǎn)就是光源S的位置．
故選B．
點(diǎn)評(píng)：該題考查了光的折射、凸透鏡對(duì)光線(xiàn)的會(huì)聚作用以及光路的可逆性，幾個(gè)知識(shí)點(diǎn)綜合起來(lái)之后，難度增加，如果不加考慮、細(xì)心分析，極易做錯(cuò)．