Question

（1）在图甲中画出物体A所受重力的示意图和拉力F所对应的力臂l．
（2）根据图乙中的入射光线作出相应的折射光线．
（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，如图丙所示，请画出这束光线在水中行进最后射出水面的光路图．

Answer

（1）重力的方向是竖直向下，作用点在重心；力臂是支点到力的作用线的距离．
（2）先确定所给的入射光线的特点，然后根据凸透镜的光学特点作图．
（3）光线垂直射向水面，此时光线的方向是不变的；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；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．
【解析】
（1）过A的球心作竖直向下的力；过O点作垂直于F作用线的垂线段．如下图所示：
（2）入射光线平行于主光轴，则经凸透镜折射后过焦点；入射光线过焦点，则过焦点的光线经凸透镜折射后平行主光轴射出．如下图所示：
（4）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．
如下图所示：