Question

4．按題目要求作圖．

（1）在圖1中畫出通過透鏡后的折射光線．
（2）如圖2所示，發(fā)光點S發(fā)出一條射向水面的光線，在水面發(fā)生反射和折射，反射光線經(jīng)過P點．請在圖中作出入射光線、反射光線及大致方向的折射光線．
（3）如圖3所示，用瓶起開啟瓶蓋，請畫出在A點所用最小力的示意圖．

Answer 1

分析 （1）凸透鏡有三條特殊光線：過光心的光線傳播方向不變，平行于主光軸的入射光線經(jīng)凸透鏡折射后通過焦點，過焦點的入射光線經(jīng)凸透鏡折射后平行于主光軸．
凹透鏡有三條特殊光線：過焦點的光線傳播方向不變，平行于主光軸的入射光線經(jīng)凹透鏡折射后折射光線反向延長通過焦點，指向另一側焦點的入射光線經(jīng)凹透鏡折射后平行于主光軸；
（2）反射光線是由點光源S發(fā)出的，但感覺是由點光源在水中的像發(fā)出的，也就是說反射光線的反向延長線過像點，即點P和點光源在水中的像在同一直線上，由此可以確定入射點，進而確定入射光線和反射光線．
根據(jù)確定的入射光線，利用折射規(guī)律可以做出對應的折射光線；
（3）杠桿平衡條件：動力×動力臂=阻力×阻力臂（F₁l₁=F₂l₂），在阻力跟阻力臂的乘積一定時，動力臂越長，動力越�。�

解答 解：（1）對于凸透鏡，平行于主光軸的入射光線經(jīng)凸透鏡折射后通過焦點；對于凹透鏡，平行于主光軸的入射光線經(jīng)凹透鏡折射后折射光線反向延長通過焦點；
（2）根據(jù)平面鏡成像的規(guī)律：像與物關于鏡面對稱，作出點光源S在關于水面的對稱點S′，即像點．
連接S′P，與水面的交點O即為入射點，連接SO即為入射光線；連接OP即為反射光線；
過入射點O做水面的垂線即為法線，根據(jù)確定的入射光線和法線可以確定入射角，利用光的折射規(guī)律：折射光線和入射光線分居法線兩側，折射角小于入射角．可以做出對應的折射光線OA．
（3）由杠桿的平衡條件（F₁l₁=F₂l₂）可知，沿豎直方向用力開啟瓶蓋，在圖中A點用力最小．如圖所示：

點評 （1）牢記凸透鏡和凹透鏡的三條特殊光線，是順利完成此題的關鍵，這也是我們學習透鏡的光學性質的基礎；
（2）要做反射光線和折射光線，確定這兩條光線對應的那一條入射光線是解決此題的關鍵．此題包含了平面鏡成像的規(guī)律，光的折射規(guī)律，有一定的難度；
（3）本題的解題關鍵是通過杠桿的平衡條件得出：在阻力跟阻力臂的乘積一定時，動力臂越長，動力越小的結論．