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.