《几何光学综合复习》PPT课件.ppt

i r d 1 2 1. 通过平行玻璃砖的光线 2. 光线通过平行玻璃砖有侧向位移。侧向位移的大小跟平行 玻璃砖的厚度及入射角、折射率有关； 各种色光在第一次入射时发生色散（第二次折射不再色散）； 射出光线的侧移和折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关； 可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。 几何光学 2. 通过棱镜的光线 （1）光线通过三棱镜两次向底面偏折，通过三棱镜所成的像 向顶角偏移，偏折角度跟棱镜材料的折射率有关，折射率越 大，偏折角度越大。偏折角度还跟入射角的大小有关系。 （2）白光通过三棱镜后产生色散现象， （3）全反射棱镜是横截面成等腰直角三角形的三棱镜。 A B C 光线通过棱镜后 向底面偏折 全反射棱镜 A B C A B C 45 45 甲 乙 3. 光的色散 由于各种色光的折射率不同，因此一细束复色光经三棱镜 折射后将发生色散现象（红光偏折最小，紫光偏折最大。入射 光在第一次发生折射时发生色散，第二次折射时不再发生色散 。） 各种色光性质比较：可见光中，红光的折射率n最小，在同种介 质中（除真空外）传播速度v最大，从同种介质射向真空时发生 全反射的临界角C最大，以相同入射角在介质间发生折射时的偏 折角最小（注意区分偏折角和折射角）。 07学年南京市期末质量调研2 2某单色光由玻璃射向空气，发生全反射的临界角 为，c为真空中光速，则该单色光在玻璃中的传播速 度是 （ ） A c cos B c sin C c/cos D . c/sin B 2007年理综北京卷13 13光导纤维的结构如图，其内芯和外套材料不同，光 在内芯中传播。以下关于光导纤维的说法正确的是 ( ) A内芯的折射率比外套大，光传播时在内芯与外套的界 面上发生全反射 B内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界 面上发生全反射 C内芯的折射率比外套小，光传播时在内芯与外套的界 面上发生折射 D内芯的折射率与外套的相同，外套的材料有韧性，可 以起保护作用 内芯 外套 A 06年广东东莞中学高考模拟试题2 2对下列自然现象的描述正确的是： ( ) A在海面上，向远方望去，有时能看到远方的景物悬在空中。 同样，在沙漠中也能观察到同样的景象 B在沙漠中，向远方望去，有时能看到远方的景物的倒影。同 样，在海面也能观察到同样的景象 C在海面上，向远方望去，有时能看到远方的景物悬在空中。 在沙漠中，向远方望去，有时能看到远方的景物的倒影。 D在海面上，向远方望去，有时能看到远方的景物的倒影。在 沙漠中，向远方望去，有时能看到远方的景物悬在空中。 C 07届南京市综合检测题（三） 5 5如图所示，有三块截面为等腰直角三角形的透明材料（图 中的、）恰好拼成一个正方形棱镜从E点垂直于边 射入的单色光在F处发生全反射，在G、H连续发生两次折射 后射出若该单色光在三块材料中的传播速率依次为v1、v2、 v3，下列关系式中正确的是 （ ） Av3v1v2 Bv2v3v1 Cv3v2v1 Dv1v2v3 F G H E D 南京市07届二模试卷10 10、如图所示，同种玻璃制成的两个直角三棱镜，顶角分别为 、（ 略大于 ），两束单色光A和B分别垂直于直角三 棱镜的斜边射入，出射光线与出射界面的夹角均为。则 ( ) AA光的频率比B光的低 B在棱镜中A光的波长比B光的短 C在棱镜中B光的传播速度比A光的大 D两束光由水射向空气发生全反射时， B光的临界角比A光的小 A B A D 07年4月苏州中学调研试卷1. 1如图所示，ABCD为同种材料构成的柱形透明体的截面，其 中ABD部分为等腰直角三角形，BCD部分为半圆形, 一束单色 平行光从真空垂直射向AB或AD面，材料的折射率n=1.6。下列 说法中正确的是（ ） A从AB面中点射入的光线不一定从圆弧的中点射出 B从AB面射入的所有光线经一次反射和折射后都能从BCD 面射出 C从AB面中间附近射入的光线经一次反射和折射后能从 BCD面射出 D若光线只从AD面垂直射入，则一定没有光线从BCD面射 出 D B A C C 9如图所示，P、Q是两种透明材料做成的两块形状相同的直角 梯形棱镜，叠合在一起组成一个长方体。某单色光自P的上表面 斜射入，折射光线正好垂直通过两棱镜的界面，已知材料的折射 率nP3R),不考虑光的干涉和衍射 ，试问： (1)在屏幕S上形成的圆形亮区的 最外侧是什么颜色? (2)若玻璃半球对(1)中色光的折射率 为n，请你求出圆形亮区的最大半径 解：（1） 紫色。 解:（2）如图,紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏 幕S上的点E到亮区中心G的距离r就是所求最半径。 C O G n C A B F E RC 设紫光临界角为C，由全反射的知识： 由几何知识可知: 所以有: 07年苏锡常镇四市一模 16 16如图所示,不透明的长方体挡板ABCD竖立在水平 地面上,其中AB宽L=4cm,AD高h=10cm挡板上水平放 置一足够大的平面镜,平面镜距地面的高度为H=17cm, 质量为m的物体（可看作质点）从图中C以某一初速度 沿着PC连线的延长线方向向右运动（始终与地面接触 ），若物体与地面之间的动摩擦因数 , P、D间 距离为20cm，现在P点通过平面镜观察物体运动，发现 物体在到达可视区右边缘时恰好停下求： （1）用光路图作出地面观察者在P点所能观察到物体 运动的区域； （2）物体刚进入可视区时的速度大小； （3）物体在可视区中运动的时间。 H D C P A B P H D C A B 解：（1）光路图如图所示；图中MN为可视区域 MN EF P （2）由图可知： 得 由、式得 PN=68cm 可视区域的长度 由牛顿第二定律得 由运动学公式： 由、式得物体刚进入可视区的速度： （3）由运动学公式 得（11） 苏北五市07届调研考试17 17某有线制导导弹发射时，在导弹发射基地和导弹 间连一根细如蛛丝的特制光纤（象放风筝一样），它双 向传输信号，能达到有线制导作用。光纤由纤芯和包层 组成，其剖面如图，其中纤芯材料的折射率n1=2，包层 折射率n2= ，光纤长度为 。（已知当光从折 射率为n1的介质射入折射率为n2的介质时，入射角1、 折射角2间满足关系：n1sin1= n2sin2） 试通过计算说明从光纤一端入射的光信号是否会通 过包层“泄漏”出去； 若导弹飞行过程中，将有关参数转变为光信号，利 用光纤发回发射基地经瞬间处理 后转化为指令光信号返回导弹， 求信号往返需要的最长时间。 n1 n2 解： 由题意在纤芯和包层分界面上全反射临界角C 满足：n1sinC = n2sin90得：C = 60 当在端面上的入射角最大（im = 90）时，折射角r也最 大，在纤芯与包层分界面上的入射角i最小。 i r i 在端面上：im = 90时， 得： rm =30 这时imin = 9030= 60= C，所以，在所有情况 中从端面入射到光纤中的信号都不会从包层中“泄 漏”出去。 当在端面上入射角最大时所用的时间最长，这时 光在纤芯中往返的总路程： 光纤中光速： 信号往返需要的最长时间 2007年物理海南卷18(2) 18.（2）如图，置于空气中的一不透明容器中盛满 某种透明液体。容器底部靠近器壁处有一竖直放置 的6.0cm长的线光源。靠近线光源一侧的液面上盖 有一遮光板，另一侧有一水平放置的与液面等高的 望远镜，用来观察线光源。开始时通过望远镜不能 看到线光源的任何一部分。将线光源沿容器底向望 远镜一侧平移至某处时，通过望远镜刚好可以看到 线光源底端。再将线光源沿同一方向移动8.0cm， 刚好可以看到其顶端。 求此液体的折射率n。 望远镜遮光板 线光源 望远镜遮光板 线光源 解：当线光源上某一点发出的光线射到未被遮光板遮 住的液面上时，射到遮光板边缘的那条光线的入射 角最小。 若线光源底端在A点时，望远镜内刚好可以看到此光 源底端，设过O点液面的法线为OO1，则 A O O1 其中为此液体到空气的全反射临界角。由折射定律有 同理，若线光源顶端在B1点时，通过望远镜刚好可 以看到此光源顶端，则 BA B1 O O1 望远镜遮光板 线光源 设此时线光源底端位于B点。由图中几何关系可得 联立式得 由题给条件可知 代入式得 n=1.3 14、（14分）如图所示，巡查员站立于一空的贮液池 边，检查池角处出液口的安全情况。已知池宽为L，照 明灯到池底的距离为H。若保持照明光束方向不变， 向贮液池中注入某种液体，当液面高为H/2时，