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(diǎn)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(diǎn)．請(qǐng)?jiān)趫D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(qǐng)畫出在A點(diǎn)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(diǎn)，過焦點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)，指向另一側(cè)焦點(diǎn)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(diǎn)光源S發(fā)出的，但感覺是由點(diǎn)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(diǎn)，即點(diǎn)P和點(diǎn)光源在水中的像在同一直線上，由此可以確定入射點(diǎn)，進(jìn)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(duì)應(yīng)的折射光線；
（3）杠桿平衡條件：動(dòng)力×動(dòng)力臂=阻力×阻力臂（F₁l₁=F₂l₂），在阻力跟阻力臂的乘積一定時(shí)，動(dòng)力臂越長，動(dòng)力越�。�

解答 解：（1）對(duì)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(diǎn)；對(duì)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(diǎn)；
（2）根據(jù)平面鏡成像的規(guī)律：像與物關(guān)于鏡面對(duì)稱，作出點(diǎn)光源S在關(guān)于水面的對(duì)稱點(diǎn)S′，即像點(diǎn)．
連接S′P，與水面的交點(diǎn)O即為入射點(diǎn)，連接SO即為入射光線；連接OP即為反射光線；
過入射點(diǎn)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(cè)，折射角小于入射角．可以做出對(duì)應(yīng)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(diǎn)用力最�。�如圖所示：

點(diǎn)評(píng) （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(guān)鍵，這也是我們學(xué)習(xí)透鏡的光學(xué)性質(zhì)的基礎(chǔ)；
（2）要做反射光線和折射光線，確定這兩條光線對(duì)應(yīng)的那一條入射光線是解決此題的關(guān)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(guān)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(shí)，動(dòng)力臂越長，動(dòng)力越小的結(jié)論．