一、 平面鏡
（一）作圖依據的原理
1、光的反射定律：(1)反射光線與入射光線、法線在同一平面上；(2)反射光線和入射光線分居在法線的兩側；(3)反射角等於入射角．
2、平面鏡成像的特點：(1)平面鏡所成的像和物體到鏡面的距離相等；(2)像與物體的大小相等；(3)像與物體的連線與鏡面垂直．
(二)、平面鏡作圖題的型別和解法
1、確定平面鏡的位置
(1)根據入射光線和反射光線位置確定平面鏡的位置解這類題的一般程式：①找到入射光線和反射光線及其交點．②畫法線．根據光的反射定律知，反射角等於入射角，所以反射光線與入射光線的角平分線即為法線．③畫平面鏡．平面鏡與法線垂直．
2、確定物的位置3、確定平面鏡中像的位置4、確定觀察範圍
例題1.一束與水平地面成45°斜向下射的光線被一對垂直地面放置的平面鏡中的一面檔住，光線在兩平面鏡中多次反射到地面上，已知入射光和反射光所在平面與鏡面垂直，若光線的入射點離地面高度為h，兩鏡面間距為d，求在兩鏡面間多次反射的光線通過路徑的總長度及光線在兩鏡面間反射的次數。
僅僅用公式求角度，近似於數學遊戲。但在畫某一像點的光路圖時，光確定像點就會方便準確得多了。
總之，由於物體發出(或反射)的光線在兩平面鏡中多次反射，因而多次成像。一般來說，物體發出(或反射)的光線在兩鏡面中有一次反射，就存在一次成像問題；在多次成像過程中，前一次反射所形成的像，可視為再一次反射成像時的物。 本題前面所採取的畫圖找對稱點的作圖方法是一種簡單有效的方法。
既然從p點可以看到虛像s″， 也變是說，二次反射的光線是從s″p方向反射過來的。鏈結s″p，與鏡面mo相交於a點，a點是二次反射點。同樣道理，第一次反射光是從s＇a方向傳來。
鏈結s＇a，與鏡on相交於b，b是第一次反射的反射點。這樣就確定了s點發出的光的路徑，即sb、 ba、ap。
按照光路圖作圖的規定，反射光的反向延長線用虛線表示，光的實際傳播路徑用實線表示並且畫出箭頭表示實際光線。在光的反射點處要畫出法線。
二.透鏡與透鏡成像
（一） 原理：
1.透鏡對光線的控制作用
光通過透鏡產生折射是遵循光的折射規律的。凸透鏡對光線有會聚作用，凹透鏡對光線有發散作用。
平行於透鏡主軸的近軸光線（即光線對透鏡入射點到主軸的距離遠遠小於透鏡球面半徑的光線）入射到薄透鏡上時，經凸透鏡折射後會聚於另一側主軸上某一點，這一點為凸透鏡的實焦點；經凹透鏡折射後成為發散光，其反向延長線會聚在入射光同側主軸上的某一點，這一點為凹透鏡的虛焦點。每個透鏡在其兩側主軸上各有乙個焦點。對於薄透鏡，這兩個焦點對於光心是對稱的，如圖1所示。
當平行光束與主軸成一定角度入射時，經凸透鏡折射後光線會聚在另一側過焦點與主軸垂直的平面（稱為透鏡的焦平面）上某一點；經凹透鏡折射後光線發散，其反向延長線會聚在入射光同側焦平面上的某一點，其光路圖如圖2所示。
也就是說，平行光束斜入射到凸透鏡上，經透鏡折射後會聚於平行入射光的副軸（除主軸以外，其它通過光心的直線均為副光軸，簡稱副軸）與焦平面的交點。過焦點的入射光經凸透鏡折射平行主軸。由此可知，在研究光通過透鏡的折射問題時，應抓住具有平行主軸，過焦點、過光心這種特殊的光線，結合透鏡對光線的控制作用加以分析，通常我們稱之為透鏡的三條特殊光線。
（二）透鏡成像作圖
研究凸透鏡成像實驗中物體通過透鏡成像的各種情況，完全可以用成像光路圖很簡單、直觀地表示出來。例如，點光源s置於距凸透鏡一倍焦距與二倍焦距之間，經凸透鏡折射後在另一側二倍焦距之外成實像s′。即由s發出射向透鏡的光線經透鏡折射後都會聚於s′點。
我們借助於點光源s發出的光線中三條特殊光線的任意兩條，很方便地確定像點s′的位置。
應該指出，我們只是利用三條特殊光線中的任意兩條來確定像點的位置，而s通過凸透鏡l所成的像點s′，則是s入射到l的全部光線經折射會聚到s′而形成的，並不是僅由特殊光線形成的。要正確理解透鏡成像與成像作圖的區別。
由此我們也聯想到乙個問題，在研究燭焰通過凸透鏡成像的實驗中，如果把透鏡遮擋一半，屏上的像是只剩一半？還是亮度減弱？事實和理論都證明是後者。
遮擋一半，只是遮擋住部分光線，利用特殊光線作圖受到影響，而沒有被遮擋住的光線照樣成像，只是亮度減弱。通過對圖3的分析，我們還可以知道，若在像s′一側垂直主軸立一光屏，一般情況下，光屏上會出現一圓形光斑；當光屏恰好放在s′位置時，屏上將出現一小光點，這就是s的實像s′。去掉光屏，在s′後畫斜線的區域內用眼睛直接觀察，我們將看到好像在s′有一發光點將光線沿圖示方向直接射出，這就是我們用眼睛直接看到的點光源s的像s′。
乙個物體所有的像點的集合就構成這個物體的像。
例1，物體ab垂直主軸放置在凸透鏡二倍焦距之外，如圖4所示。作光路圖確定ab的像a′b′的位置，說明在什麼範圍內可以用眼睛直接看到ab的完整的像a′b′，用斜線標出。
解：利用特殊光線確定a點的像a′，如圖所示。可以證明，物體ab垂直主軸放置時，它的像a′b′也垂直主軸。
另外由成像光路圖可知，b點在主軸上時，它的像點b′也必定在主軸上。因此對ab的像，通常在確定a′後向主軸作垂線、直線畫出，如圖4所示的a′b′。
分別確定能看到a和b的像a′、b′的區域，這兩個區域的重疊部分，能同時看到a′、b′及ab上任意一點的像，即能看到ab完整的像a′b′，如圖中畫斜線的區域。
三、光學作圖題解法綜合
1．變點為物法。主要用於物點在主光軸上的成像作圖。如圖1（a），物點a在主光軸上，試畫出它的像點。
為了確定像點的位置，可假定在a點放有一物ab，然後按透鏡成像的作圖法，求得ab的像a′b′，因為物點在主光軸上，像點也必在主軸上，所以a′就是a的像點，如圖1（b）。
2．光路可逆法。主要用於由像求物的成像作圖。如圖2（a），a′為像點，試確定物點a的位置。
根據光路可逆的原理，不妨把像點a′看作物點，然後按透鏡成像的方法，找出它的「像點a」，最後把光的傳播方向逆過來就行了。如圖2（b）。
3．物像連線法。主要用於求光心、焦點、入射點等的光路作圖。如圖3（a）。mn是凸透鏡的主光軸，a是發光點，a′是a的像點。試確定凸透鏡的光心和焦點。
因為經過光心的光線，經凸透鏡折射後，不改變方向，所以連線aa′，則aa′與mn的交點o即為光心，將凸透鏡放置在o點，然後過a做平行於主軸的光線ab交凸透鏡子b，連線ba′交主軸mn於f點，f點即為凸透鏡的焦點，如圖3（b）。
4．添線輔助法。主要用於求透鏡對一般光線（即入射光線不平行於主軸。也不通過焦點和光心的光線）的折射的光路作圖。如圖4（a），試作出入射光線ab的折射光線。
先通過光心o作出入射光線ab的平行線mn，然後過右焦點f，作主軸的垂線cd，且cd交mn於f′，連線bf′，bf′即為折射光線（初中學生未學焦平面和副光軸等慨念時，只教給這種方法，不說明理由）。
5．連線球心法。主要用於求球面鏡對一般光線的反射的光路作圖。如圖5（a），sa為光源s射向凸面鏡的一條入射光線，試畫出它的反射光線。
連線入射點a和球心o，並將連線oa（虛線）向前延長，延長線即為入射點a的法線，然後根據反射定律作出反射光線ab，如圖5（b）。
6．對稱作圖法。主要用於平面鏡成像的成像作圖，或畫反射光線的光路作圖，如圖6（a）。so是光源s的一條入射光線，試畫出它的反射光線。
作圖時，根據平面鏡成像的對稱性。用直尺找出物點s的像點s′。連線s′和o，並將連線s′o（虛線）延長至a點，則oa即為反射光線，如圖6（b），這種方法是做平面鏡反射光線的一種最簡單的方法，因為它只需用一把直尺。
7．先「後」再「前」法。主要用於求光學元件的成像範圍的光路作圖，如圖7（a），mn為長一定的平面鏡，a點為鏡前人眼的位置，試確定人能觀察到鏡前的物體在鏡中的成像範圍
人的眼睛能看見物體的像，是因為從物體發出（或反射其它物體）的光線經平面鏡反射後能射入人的眼睛，因此，眼睛能看到像的範圍一定是從物體發出（或反射其它物體）的光線能射入人的眼睛，其入射光線所能達到的範圍。如圖7（b），先畫出反射光線ma和na，再利用光的反射定律找出入射光線，則入射光線所包圍的範圍內物體在平面鏡中的像都能被看見。
8．圓弧作圖法。主要用於求反射光線的位置的光路作圖。如圖8（a），巳知入射光線so，介面的法線on，入射角a，試確定反射光線的位置。
以入射點o為圓心，任意長為半徑作弧交so於a，交on於b，再以b為圓心，ba長為半徑，交圓弧於c點，聯接oc即為反射光線，如圖8（b）。
9．介面折射法。主要用於分析透明物質分界成像的情況及其作圖。如站在水面上的人，斜看水中的物體，為什麼看到的是它的像？像的位置如何？若人在水中看水面上的物體，情況又如何呢？
如圖9（a），從光源s發出的入射光線so，經介面折射後，折射光線oa遠離法線。因人眼（a是人眼的位置）看東西是沿直線看的，所以從水面上斜看水中的物體時，人的視覺就覺得折射光線是從它的反向延長線s′點出發的，s′就是s的像。從圖中可以看出：
u＞v，且像是正立的虛像；當光線從空氣進入水中時，折射光線將靠近法線，同樣的道理可知：光源s的像s′將是乙個正立的虛像，且u＜v，如圖9（b）。
10．直線傳播法。主要用於分析小孔成像的情況及其作圖。如，試畫圖分析小孔成像的原理、特點及成像條件。
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