Question

20．按照要求完成下列光路图
（1）在图1中做出物体AB在平面镜中的像．
（2）如图2是射向凹透镜的两条光线，请画出这两条光线通过凹透镜后的折射光线．
（3）将一平面镜斜放在装有水的水槽中，有一束光线垂直射向水面，如图3所示，请画出这束光线在水中行进最后射出水面的光路图．

Answer 1

分析 （1）平面镜成像的特点是：像物大小相等、到平面镜的距离相等、连线与镜面垂直、左右互换，即像物关于平面镜对称，利用这一对称性作出AB的像．
（2）在作凹透镜的光路图时，先确定所给的光线的特点再根据透镜的光学特点来作图；
（3）本题所要求的光路图可分为以下几个步骤：
①光线垂直射向水面，此时光线的方向是不变的，垂直射入是折射的一个特例．
②光在水中射到平面镜上被反射，反射要遵循反射定律，入射光线和反射光线分居法线的两侧，反射角等于入射角．
③被镜面反射的光从水中射向空气，此时水中入射光线与法线的夹角为入射角，空气中折射光线与法线的夹角为折射角，入射光线和折射光线分居法线的两侧，且折射角大于入射角．

解答 解：（1）先作出物体AB的端点A、B关于平面镜的对称点A′、B′，用虚线连接A′、B′即为物体AB在平面镜中所成的像，如图所示：

（2）延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴；过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变，如图所示：

（3）①先画出光线垂直射入水中，此时光线方向不变．
②接着画光在平面镜上的反射：先画法线，然后反射光线和入射光线分居法线的两侧，反射角等于入射角．
③最后画光从水中射入空气中：先画法线，然后入射光线和折射光线分居法线的两侧，且折射角大于入射角．如图所示：

点评 （1）在平面镜成像作图中，若作出物体在平面镜中所成的像，要先根据像与物关于平面镜对称，先作出端点和关键点的像点，再用虚线连接各点即为物体的像．
（2）凹透镜三条特殊光线的作图：①延长线过另一侧焦点的光线经凹透镜折射后将平行于主光轴．②平行于主光轴的光线经凹透镜折射后，其折射光线的反向延长线过焦点．③过光心的光线经凹透镜折射后传播方向不改变．
（3）本题考查了光的折射规律和光的反射定律．注意当光垂直入射到另一种介质中时，传播方向不变，即折射角和入射角都是0°．