Question

（1）在图1中，一束光线AO从空气斜射到水面，完成光路图．
（2）请画出图2中入射光线经过凹透镜后的折射光线．
（3）在图3中作出B点发出的光线经平面镜反射时经过A点的光路图

（4）请在图4所示的图中填上合适的镜子．
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Answer 1

解：（1）过入射点O，做垂直于水面的法线，由此确定了入射角的大小及入射光线位于法线的左侧．根据光的反射规律可知，反射角等于入射角，并且反射光线位于法线的右侧．由此可以做出反射光线OB．
光从水中进入空气，折射角小于入射角，折射光线与入射光线分居法线的两侧，由此可以确定折射光线OC，如下图所示：
（2）由于入射光线的延长线过焦点，故折射光线平行于主光轴，如图所示：
（3）过镜面作出点P的对称点B′，即为点光源P在平面镜中的像，连接B′A与镜面交于O点，即为入射点（反射点），连接光源和入射点就得到入射光线，如下图所示：

（4）①图中的光学元件不能使光线透过，但能改变光路，所以该元件是平面镜．
②图的折射光线比入射光线向主光轴靠拢，所以该元件对光线有会聚作用，因此是凸透镜．
③图的折射光线比入射光线更加远离主光轴，所以该元件对光线有发散作用，因此是凹透镜．
如下图所示：

分析：（1）光射到水面，既发生了折射，又发生了反射，根据图示的入射光线，利用光的反射规律可以做出对应的反射光线；利用光的折射规律可以做出对应的折射光线．
（2）延长线过焦点的入射光线经凹透镜折射后折射光线平行于主光轴，根据图示作出折射光线．
（3）根据平面镜成像的特点知，反射光线好像是由像点发出的，由物与像关于镜面对称，作出像点后，作出射线B′A，与镜面的交点为入射点，再完成光路．
（4）平面镜能够反射光线；凹透镜对光线起发散作用；凸透镜对光线起会聚作用．因此根据光线的特点选择合适的光线元件．
点评：（1）在两种介质的界面上，折射和反射一般是同时发生的，反射角和折射角随入射角的增大而增大，反射光线和入射光线在同种介质中，折射光线和入射光线在两种不同的介质中．
（2）凹透镜的特殊光线有三条：过光心的光线其传播方向不变，平行于主光轴的光线经凹透镜折射后折射光线反向延长通过焦点，指向另一侧焦点的光线经凹透镜折射后折射光线平行于主光轴．
（3）本题还可以作出A点的像A′，连接BA′与镜面交于O点，从而确定入射光线和入射点，连接OA画出反射光线．
（4）本题考查学生运用所学知识分析解决实际问题的能力，对学生的要求较高，要求学生熟练掌握各种光学元件的光学特点．