Question

14．一束光線AO以與水面成30°的角斜射到水面．試在圖1中畫出光線AO經(jīng)過水面后的光路圖．在圖2甲、乙中的方框內(nèi)補(bǔ)上光學(xué)元件．

Answer 1

分析 （1）光在水面同時發(fā)生折射和反射：
根據(jù)反射定律：反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，反射光線、入射光線分居法線兩側(cè)，反射角等于入射角，作出反射光線；
根據(jù)光由空氣斜射進(jìn)入水中遵循的規(guī)律：折射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi)，折射光線、入射光線分居法線兩側(cè)，光由空氣斜射進(jìn)入水中時，折射光線向法線偏折，折射角小于入射角，作出折射光線．
（2）要解決此題，需要掌握凸透鏡與凹透鏡對光線的作用，知道凸透鏡有會聚光線的作用，凹透鏡有發(fā)散光線的作用．根據(jù)入射光和折射光的方向，判斷光線被會聚了還是發(fā)散了．若光線被會聚則填凸透鏡，若光線被發(fā)散則填凹透鏡．

解答 解：（1）先過入射點O垂直水面作出法線，求出入射角為90°-30°=60°，反射角等于入射角，所以反射角也為60°，在空氣中法線的右側(cè)畫出反射光線；光由空氣斜射進(jìn)入水中時，折射角小于入射角，折射角小于60°，在法線的右側(cè)的水中畫出折射光線，如圖所示：

（2）連接入射光線與各自的折射光線后發(fā)現(xiàn)：
通過甲圖光學(xué)元件的光線比起入射光線更加遠(yuǎn)離主光軸，所以該透鏡對光線有發(fā)散作用，因此填凹透鏡．
通過乙圖光學(xué)元件的光線比入射光線向主光軸靠攏，所以該透鏡對光線有會聚作用，因此填凸透鏡．

點評 （1）在兩種介質(zhì)的界面上，折射和反射一般是同時發(fā)生的，反射角和折射角隨入射角的增大而增大，反射光線和入射光線在同種介質(zhì)中，折射光線和入射光線在兩種不同的介質(zhì)中．
（2）在分析會聚、發(fā)散現(xiàn)象時，需要將出射光線與入射光線的傳播方向進(jìn)行比較．若比原來靠近主光軸則為會聚作用；若比原來遠(yuǎn)離主光軸，則為發(fā)散作用．