解:(1)過入射點(diǎn)O,做垂直于水面的法線,由此確定了入射角的大小及入射光線位于法線的左側(cè).根據(jù)光的反射規(guī)律可知,反射角等于入射角,并且反射光線位于法線的右側(cè).由此可以做出反射光線OB.
光從水中進(jìn)入空氣,折射角小于入射角,折射光線與入射光線分居法線的兩側(cè),由此可以確定折射光線OC,如下圖所示:
(2)由于入射光線的延長線過焦點(diǎn),故折射光線平行于主光軸,如圖所示:
(3)過鏡面作出點(diǎn)P的對稱點(diǎn)B′,即為點(diǎn)光源P在平面鏡中的像,連接B′A與鏡面交于O點(diǎn),即為入射點(diǎn)(反射點(diǎn)),連接光源和入射點(diǎn)就得到入射光線,如下圖所示:
(4)①圖中的光學(xué)元件不能使光線透過,但能改變光路,所以該元件是平面鏡.
②圖的折射光線比入射光線向主光軸靠攏,所以該元件對光線有會聚作用,因此是凸透鏡.
③圖的折射光線比入射光線更加遠(yuǎn)離主光軸,所以該元件對光線有發(fā)散作用,因此是凹透鏡.
如下圖所示:
分析:(1)光射到水面,既發(fā)生了折射,又發(fā)生了反射,根據(jù)圖示的入射光線,利用光的反射規(guī)律可以做出對應(yīng)的反射光線;利用光的折射規(guī)律可以做出對應(yīng)的折射光線.
(2)延長線過焦點(diǎn)的入射光線經(jīng)凹透鏡折射后折射光線平行于主光軸,根據(jù)圖示作出折射光線.
(3)根據(jù)平面鏡成像的特點(diǎn)知,反射光線好像是由像點(diǎn)發(fā)出的,由物與像關(guān)于鏡面對稱,作出像點(diǎn)后,作出射線B′A,與鏡面的交點(diǎn)為入射點(diǎn),再完成光路.
(4)平面鏡能夠反射光線;凹透鏡對光線起發(fā)散作用;凸透鏡對光線起會聚作用.因此根據(jù)光線的特點(diǎn)選擇合適的光線元件.
點(diǎn)評:(1)在兩種介質(zhì)的界面上,折射和反射一般是同時(shí)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)凹透鏡的特殊光線有三條:過光心的光線其傳播方向不變,平行于主光軸的光線經(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)的光線經(jīng)凹透鏡折射后折射光線平行于主光軸.
(3)本題還可以作出A點(diǎn)的像A′,連接BA′與鏡面交于O點(diǎn),從而確定入射光線和入射點(diǎn),連接OA畫出反射光線.
(4)本題考查學(xué)生運(yùn)用所學(xué)知識分析解決實(shí)際問題的能力,對學(xué)生的要求較高,要求學(xué)生熟練掌握各種光學(xué)元件的光學(xué)特點(diǎn).