Question

完成下列光路圖．
（1）在下圖中畫出光經凸透鏡折射后的徑跡

（2）在下圖中畫出光經凹透鏡折射后的徑跡．

（3）如圖所示，S是發光點，S’是S在平面鏡中的像，SL是射向平面鏡的一條光線．請在圖中畫出平面鏡的位置并畫出SL的反射光線．

（4）完成下圖的光路圖．

Answer 1

分析：（1）凸透鏡的光路作圖主要考查三條特殊光線：
①過凸透鏡光心的光線其傳播方向不變；
②平行于主光軸的光線經凸透鏡折射后折射光線通過焦點；
③從焦點發出的光線經凸透鏡折射后與主光軸平行．
（2）凹透鏡三條特殊光線的作圖：①延長線過另一側焦點的光線經凹透鏡折射后將平行于主光軸；
②平行于主光軸的光線經凹透鏡折射后，其折射光線的反向延長線過焦點；
③過光心的光線經凹透鏡折射后傳播方向不改變．
（3）要解決此題需要掌握平面鏡成像的特點，物與像關于鏡面對稱，首先根據平面鏡成像的特點，確定平面鏡的位置，后根據光的反射定律確定入射反射光線．也可根據反射光線的延長線經過像點來畫反射光線．
（4）光線穿過玻璃磚，經過了兩次折射：
①第一次光從空氣斜射入玻璃，折射光線向靠近法線的方向偏折；
②第二次光線從玻璃斜射入空氣中，折射光線向遠離法線方向偏折．
因為第二次折射的入射角等于第一次折射的折射角，所以第二次折射的折射角應等于第一次折射的入射角，即玻璃磚兩端的光線平行．

解答：解：（1）過焦點的光線折射光線從光心沿原入射光線方向畫；平行于主光軸的光線折射光線從折射點開始通過焦點畫，如下圖所示：

（2）延長線過另一側焦點的光線經凹透鏡折射后將平行于主光軸，如下圖所示：

（3）根據平面鏡成像的特點知，像與物關于鏡面對稱，則鏡面位置在SS’的中垂線上，作出鏡面后，再找到入射點O，根據光的反射定律畫出反射光線．或根據平面鏡成像的原因，所以反射光線的反向延長線過像點，如下圖：

（4）先過入射點垂直玻璃磚上表面作出法線，再在玻璃磚內部法線的另一次畫出折射光線，注意折射角小于入射角，并交玻璃磚下表面于點C；
過C點垂直玻璃磚下表面作出法線，在玻璃磚下部法線的另一測畫出折射光線，注意折射角大于入射角，特別注意折射光線與上表面的入射光線平行，如圖所示：

點評：（1）理解凸透鏡和凹透鏡三條特殊光線的內容，會畫三條特殊光線是解決此類問題的關鍵．
（2）讓學生根據發光點及像找鏡面的位置，考查了平面鏡成像的特點．同時考查了光的反射定律．在光的反射中，光的反射定律與平面鏡成像是非常重要的內容．
（3）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、入射光線分居法線兩側，當光由空氣斜射進入水中或其它透明介質中時，折射光線向法線偏折，折射角小于入射角；當光由水中或其它透明介質斜射進入空氣中時，折射光線遠離法線偏折，折射角大于入射角．