幾何光學(xué)綜合復(fù)習(xí)pp市公開(kāi)課特等獎(jiǎng)市賽課微課一等獎(jiǎng)

δird12經(jīng)過(guò)平行玻璃磚光線⑴光線經(jīng)過(guò)平行玻璃磚有側(cè)向位移。側(cè)向位移大小跟平行玻璃磚厚度及入射角、折射率相關(guān)；⑵各種色光在第一次入射時(shí)發(fā)生色散（第二次折射不再色散）；⑶射出光線側(cè)移和折射率、入射角、玻璃磚厚度相關(guān)；⑷可利用玻璃磚測(cè)定玻璃折射率。幾何光學(xué)第1頁(yè)2.經(jīng)過(guò)棱鏡光線

（1）光線經(jīng)過(guò)三棱鏡兩次向底面偏折，經(jīng)過(guò)三棱鏡所成像向頂角偏移，偏折角度θ跟棱鏡材料折射率相關(guān)，折射率越大，偏折角度越大。偏折角度θ還跟入射角大小相關(guān)系。（2）白光經(jīng)過(guò)三棱鏡后產(chǎn)生色散現(xiàn)象，（3）全反射棱鏡是橫截面成等腰直角三角形三棱鏡。ABCθ光線經(jīng)過(guò)棱鏡后向底面偏折全反射棱鏡ABCABC45°45°甲乙第2頁(yè)3.光色散因?yàn)楦鞣N色光折射率不一樣，所以一細(xì)束復(fù)色光經(jīng)三棱鏡折射后將發(fā)生色散現(xiàn)象（紅光偏折最小，紫光偏折最大。入射光在第一次發(fā)生折射時(shí)發(fā)生色散，第二次折射時(shí)不再發(fā)生色散。）各種色光性質(zhì)比較：可見(jiàn)光中，紅光折射率n最小，在同種介質(zhì)中（除真空外）傳輸速度v最大，從同種介質(zhì)射向真空時(shí)發(fā)生全反射臨界角C最大，以相同入射角在介質(zhì)間發(fā)生折射時(shí)偏折角最?。ㄗ⒁鈪^(qū)分偏折角和折射角）。第3頁(yè)07年南京市期末質(zhì)量調(diào)研2

2．某單色光由玻璃射向空氣，發(fā)生全反射臨界角為θ，c為真空中光速，則該單色光在玻璃中傳輸速度是（）A．c

cosθB．c

sinθ

C．c/cosθ

D.c/sinθB第4頁(yè)理綜北京卷1313．光導(dǎo)纖維結(jié)構(gòu)如圖，其內(nèi)芯和外套材料不一樣，光在內(nèi)芯中傳輸。以下關(guān)于光導(dǎo)纖維說(shuō)法正確是()

A．內(nèi)芯折射率比外套大，光傳輸時(shí)在內(nèi)芯與外套界面上發(fā)生全反射B．內(nèi)芯折射率比外套小，光傳輸時(shí)在內(nèi)芯與外套界面上發(fā)生全反射C．內(nèi)芯折射率比外套小，光傳輸時(shí)在內(nèi)芯與外套界面上發(fā)生折射D．內(nèi)芯折射率與外套相同，外套材料有韌性，能夠起保護(hù)作用內(nèi)芯外套A第5頁(yè)廣東東莞中學(xué)高考模擬試題22．對(duì)以下自然現(xiàn)象描述正確是：()A．在海面上，向遠(yuǎn)方望去，有時(shí)能看到遠(yuǎn)方景物懸在空中。一樣，在沙漠中也能觀察到一樣景象B．在沙漠中，向遠(yuǎn)方望去，有時(shí)能看到遠(yuǎn)方景物倒影。一樣，在海面也能觀察到一樣景象C．在海面上，向遠(yuǎn)方望去，有時(shí)能看到遠(yuǎn)方景物懸在空中。在沙漠中，向遠(yuǎn)方望去，有時(shí)能看到遠(yuǎn)方景物倒影。D．在海面上，向遠(yuǎn)方望去，有時(shí)能看到遠(yuǎn)方景物倒影。在沙漠中，向遠(yuǎn)方望去，有時(shí)能看到遠(yuǎn)方景物懸在空中。C第6頁(yè)07屆南京市綜合檢測(cè)題（三）55．如圖所表示，有三塊截面為等腰直角三角形透明材料（圖中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ）恰好拼成一個(gè)正方形棱鏡．從E點(diǎn)垂直于邊射入單色光在F處發(fā)生全反射，在G、H連續(xù)發(fā)生兩次折射后射出．若該單色光在三塊材料中傳輸速率依次為v1、v2、v3，以下關(guān)系式中正確是（）A．v3>v1>v2B．v2>v3>v1

C．v3>v2>v1

D．v1>v2>v3ⅠⅢFGHⅡED第7頁(yè)南京市07屆二模試卷1010、如圖所表示，同種玻璃制成兩個(gè)直角三棱鏡，頂角分別為α、β（α略大于β），兩束單色光A和B分別垂直于直角三棱鏡斜邊射入，出射光線與出射界面夾角均為θ。則

()A．A光頻率比B光低B．在棱鏡中A光波長(zhǎng)比B光短C．在棱鏡中B光傳輸速度比A光大D．兩束光由水射向空氣發(fā)生全反射時(shí)，B光臨界角比A光小ABθθ

βαAD第8頁(yè)4月蘇州中學(xué)調(diào)研試卷1.1．如圖所表示，ABCD為同種材料組成柱形透明體截面，其中ABD部分為等腰直角三角形，BCD部分為半圓形,一束單色平行光從真空垂直射向AB或AD面，材料折射率n=1.6。以下說(shuō)法中正確是（）A．從AB面中點(diǎn)射入光線不一定從圓弧中點(diǎn)射出B．從AB面射入全部光線經(jīng)一次反射和折射后都能從BCD面射出C．從AB面中間附近射入光線經(jīng)一次反射和折射后能從BCD面射出D．若光線只從AD面垂直射入，則一定沒(méi)有光線從BCD面射出DBACC第9頁(yè)9．如圖所表示，P、Q是兩種透明材料做成兩塊形狀相同直角梯形棱鏡，疊合在一起組成一個(gè)長(zhǎng)方體。某單色光自P上表面斜射入，折射光線恰好垂直經(jīng)過(guò)兩棱鏡界面，已知材料折射率nP<nQ。射到P上表面光線與P上表面之間夾角為θ。以下說(shuō)法正確是（）A．光線有可能不從Q下面射出B．從Q下表面射出光線一定與入射到P上表面光線平行C．假如光線從Q下表面射出，出射光線與下表面夾角一定大于θD．假如光線從Q下表面射出，出射光線與下表面夾角一定小于θ

4月蘇州中學(xué)調(diào)研試卷9.PQθAD第10頁(yè)理綜全國(guó)卷Ⅰ1717.在桌面上有一倒立玻璃圓錐，其頂點(diǎn)恰好與桌面接觸，圓錐軸（圖中虛線）與桌面垂直，過(guò)軸線截面為等邊三角形，如圖所表示，有二分之一徑為r圓柱形平行光束垂直入射到圓錐底面上，光束中心軸與圓錐軸重合。已知玻璃折射率為1.5，則光束在桌面上形成光斑半徑為()A.rB.1.5r C.2r D.2.5rr桌面C第11頁(yè)解:臨界角C,sinC=1/n=2/3,C<600光線射到A或B時(shí),入射角等于600，大于臨界角,發(fā)生全反射。由幾何關(guān)系得到第二次抵達(dá)界面時(shí)候垂直射出。rECFABxDOO點(diǎn)為等邊?ABC重心，設(shè)EC=x,則由幾何關(guān)系得到：解得光斑半徑x=2r第12頁(yè)廣東東莞中學(xué)高考模擬試題1313．（12分）利用如圖示裝置可測(cè)量彈簧勁度系數(shù)。一小平面鏡B（可視為一點(diǎn)）豎直固定在物塊P上，它們總質(zhì)量為m，現(xiàn)將P緊靠著直立彈簧上端，用插銷(xiāo)K固定，此時(shí)彈簧處于自然長(zhǎng)度，從固定點(diǎn)光源S發(fā)出光經(jīng)過(guò)平面鏡反射后在豎直標(biāo)尺A點(diǎn)形成一個(gè)小光斑。松開(kāi)插銷(xiāo)K，發(fā)覺(jué)最終小光斑穩(wěn)定在標(biāo)尺上某點(diǎn)，該點(diǎn)到A點(diǎn)距離為h，已知點(diǎn)光源S與平面鏡水平距離為L(zhǎng)0，標(biāo)尺與平面鏡水平距離為L(zhǎng)，求該彈簧勁度系數(shù)。KSLBA標(biāo)尺PL0第13頁(yè)解：設(shè)拔掉K穩(wěn)定時(shí)，m下移△x，兩次反射角分別為α和β，SLBA標(biāo)尺PL0αβhA′B′△x彈簧勁度系數(shù)為k，由力平衡：k△x=mg依據(jù)反射光線得：△x+Ltanα－Ltanβ=h依據(jù)入射光線得：L0tanα－L0tanβ=△x解方程組得：第14頁(yè)例1．如圖所表示，平行單色光以45o入射角，射到半圓形玻璃磚上表面AB上。玻璃磚半徑為R，折射率為。試判斷半圓弧AB上有光線射出區(qū)域長(zhǎng)度。解：由折射定率得光線從AB入射后折射角是30o，r=30oABθDOθαβCA=45o但抵達(dá)半圓弧AB上各點(diǎn)時(shí)入射角θ是各不相同，當(dāng)θ大于臨界角45o時(shí)，在AC弧、BD弧將發(fā)生全反射而不能射出。在CD之間有光線射出。求得α=15o，β=75o，計(jì)算得：有光線射出區(qū)域長(zhǎng)πR/2。第15頁(yè)蘇錫常鎮(zhèn)四市二模1616.(15分)如圖所表示,一束光線以60o入射角射到一水平放置平面鏡上,反射后在正上方與平面鏡平行光屏上留下一光點(diǎn)P，現(xiàn)將一塊上下兩面平行透明體平放在平面鏡上,則進(jìn)入透明體光線經(jīng)平面鏡反射后再?gòu)耐该黧w上表面射出,在光屏上留下一光點(diǎn)P‘(圖中未畫(huà)出)。已知。透明體對(duì)光折射率，真空中光速c＝3×108m/s(l)作出以后光路圖，標(biāo)出P'位置(2)求透明體厚度d(3)求光在透明體里傳輸時(shí)間t.P第16頁(yè)P(yáng)P1

Aβα解：(l)畫(huà)出光路圖如圖示，PP'

∥P1P2

P'P2

(2)由折射定律sinα=nsinβ代入數(shù)據(jù)解得β=300設(shè)透明體厚度為d.PP'=P1P2=AP1-AP2=2dtanα-2dtanβ∴d=1.5cm(3)光在透明體里運(yùn)動(dòng)速度v=c/n光在透明體里運(yùn)動(dòng)旅程光在透明體里運(yùn)動(dòng)時(shí)間t第17頁(yè)06年5月深圳市第二次調(diào)研考試14入射平行光RDORSn14、（12分）如圖所表示,一束截面為圓形(半徑R)平行復(fù)色光垂直射向一玻璃半球平面,經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個(gè)圓形彩色亮區(qū).已知玻璃半球半徑為R，屏幕S至球心距離為D(D>3R),不考慮光干涉和衍射，試問(wèn)：(1)在屏幕S上形成圓形亮區(qū)最外側(cè)是什么顏色?(2)若玻璃半球?qū)?1)中色光折射率為n，請(qǐng)你求出圓形亮區(qū)最大半徑．解：（1）紫色。第18頁(yè)解:（2）如圖,紫光剛要發(fā)生全反射時(shí)臨界光線射在屏幕S上點(diǎn)E到亮區(qū)中心G距離r就是所求最半徑。COGnCABFERC設(shè)紫光臨界角為C，由全反射知識(shí)：由幾何知識(shí)可知:所以有:第19頁(yè)蘇錫常鎮(zhèn)四市一模1616．如圖所表示,不透明長(zhǎng)方體擋板ABCD豎立在水平地面上,其中AB寬L=4cm,AD高h(yuǎn)=10cm．擋板上水平放置一足夠大平面鏡,平面鏡距地面高度為H=17cm,質(zhì)量為m物體（可看作質(zhì)點(diǎn)）從圖中C以某一初速度沿著PC連線延長(zhǎng)線方向向右運(yùn)動(dòng)（一直與地面接觸），若物體與地面之間動(dòng)摩擦因數(shù),P、D間距離為20cm，現(xiàn)在P點(diǎn)經(jīng)過(guò)平面鏡觀察物體運(yùn)動(dòng)，發(fā)覺(jué)物體在抵達(dá)可視區(qū)右邊緣時(shí)恰好停下．求：（1）用光路圖作出地面觀察者在P點(diǎn)所能觀察到物體運(yùn)動(dòng)區(qū)域；（2）物體剛進(jìn)入可視區(qū)時(shí)速度大??；（3）物體在可視區(qū)中運(yùn)動(dòng)時(shí)間。

HDCPAB第20頁(yè)P(yáng)HDCAB解：（1）光路圖如圖所表示；圖中MN為可視區(qū)域MNEFP′（2）由圖可知：①得②③由②、③式得PN=68cm

④可視區(qū)域長(zhǎng)度⑤第21頁(yè)由牛頓第二定律得⑥⑦由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式：⑧由⑤、⑥、⑦式得物體剛進(jìn)入可視區(qū)速度：

⑨（3）由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式⑩得（11）第22頁(yè)蘇北五市07屆調(diào)研考試1717．某有線制導(dǎo)導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)，在導(dǎo)彈發(fā)射基地和導(dǎo)彈間連一根細(xì)如蛛絲特制光纖（象放風(fēng)箏一樣），它雙向傳輸信號(hào)，能到達(dá)有線制導(dǎo)作用。光纖由纖芯和包層組成，其剖面如圖，其中纖芯材料折射率n1=2，包層折射率n2=，光纖長(zhǎng)度為。（已知當(dāng)光從折射率為n1介質(zhì)射入折射率為n2介質(zhì)時(shí)，入射角θ1、折射角θ2間滿(mǎn)足關(guān)系：n1sinθ1=n2sinθ2）⑴試經(jīng)過(guò)計(jì)算說(shuō)明從光纖一端入射光信號(hào)是否會(huì)經(jīng)過(guò)包層“泄漏”出去；⑵若導(dǎo)彈飛行過(guò)程中，將相關(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào)，利用光纖發(fā)回發(fā)射基地經(jīng)瞬間處理后轉(zhuǎn)化為指令光信號(hào)返回導(dǎo)彈，求信號(hào)往返需要最長(zhǎng)時(shí)間。n1n2第23頁(yè)解：⑴由題意在纖芯和包層分界面上全反射臨界角C滿(mǎn)足：n1sinC=n2sin90°得：C=60°當(dāng)在端面上入射角最大（im

=90°）時(shí)，折射角r也最大，在纖芯與包層分界面上入射角i′最小。iri′在端面上：im

=90°時(shí)，得：rm

=30°這時(shí)imin′=90°－30°=60°=C，所以，在全部情況中從端面入射到光纖中信號(hào)都不會(huì)從包層中“泄漏”出去。第24頁(yè)⑵當(dāng)在端面上入射角最大時(shí)所用時(shí)間最長(zhǎng)，這時(shí)光在纖芯中往返總旅程：光纖中光速：信號(hào)往返需要最長(zhǎng)時(shí)間第25頁(yè)物理海南卷18(2)18.（2）如圖，置于空氣中一不透明容器中盛滿(mǎn)某種透明液體。容器底部靠近器壁處有一豎直放置6.0cm長(zhǎng)線光源?？拷€光源一側(cè)液面上蓋有一遮光板，另一側(cè)有一水平放置與液面等高望遠(yuǎn)鏡，用來(lái)觀察線光源。開(kāi)始時(shí)經(jīng)過(guò)望遠(yuǎn)鏡不能看到線光源任何一部分。將線光源沿容器底向望遠(yuǎn)鏡一側(cè)平移至某處時(shí)，經(jīng)過(guò)望遠(yuǎn)鏡剛好能夠看到線光源底端。再將線光源沿同一方向移動(dòng)8.0cm，剛好能夠看到其頂端。求此液體折射率n