思维特训(六)　光的折射、色散、透镜的作图问题

1、.思维特训六光的折射、色散、透镜的作图问题|典|例|分|析| 作图解决光的折射问题例 1如图6TX1所示是军事观察孔，虚线表示空气孔的观察范围，如今在孔里嵌入玻璃砖后，观察范围将图6TX1A变大B变小C不变 D无法确定解析 嵌入玻璃砖后，眼睛通过玻璃砖看到的范围如图6TX2所示。从图中可以看出，嵌入玻璃砖后观察范围变大。图6TX2答案 A 作图解决透镜问题例 2上海第25届物理竞赛在做光学实验时，某同学需要将一束平行光的宽度放大为原来的2倍，于是他在光束途径中放置了由两片透镜组成的透镜组来到达此目的，如图6TX3所示。假设其中一片透镜是焦距为f的凸透镜，那么：1假如另一片透镜采用的是凸透镜，那

2、么其焦距应为多少？应置于何处？请作图说明。2假如另一片透镜采用的是凹透镜，那么其焦距应为多少？应置于何处？请作图说明。图6TX3解析 解决此类问题时首先是画出对应的光路图，再进展相应的数学计算。答案 1有两种方法：放置一个焦距为2f的凸透镜，放置在第一片后3f处，如图6TX4所示。图6TX4放置一个焦距为的凸透镜，放置在第一片前f处，如图6TX5所示。图6TX52放置一个焦距为的凹透镜，放置在第一片前处，如图6TX6所示。图6TX6|思|维|集|训|1假设地球外表不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与实际存在大气层的情况相比A将延后B将提早C不变D在某些地区将提早，在另一些地区将延后2宇航员

3、登上月球后，抬头仍能看到一轮红日，但其周围的景象应是A一片黑夜，能看见星星，但不闪烁B一片亮堂，无法看见星星C一片黑夜，能看见星星，且星星闪烁D一片天蓝色，能看见地球和星星3如图6TX7所示是两个并排而且深度一样的水池，一个装水，另一个未装水。在两池的中央各竖立着一支长度一样且比池深略高的标杆。当阳光斜照时就会在池底形成杆的影子，以下说法中正确的选项是图6TX7A未装水的池中标杆影子较长B装水的池中标杆影子较长C装水的池中标杆没有影子D两池中标杆影子长度一样4如图6TX8所示，甲、乙是两块一样的平行玻璃板，一束光线斜射到甲板的下外表，通过两块玻璃板后的传播方向可能为图6TX8AaBbCcDd5

4、如图6TX9所示，在水中有一空气泡三棱镜，一条光线程度射到棱镜的一个面上时，此光线通过棱镜后光路的方向将图6TX9A不变 B折向棱镜底边C折向棱镜顶角 D无法断定6一条光线通过在水中的球形空气泡，表示出射光线的可能是图6TX10中的图6TX10AaBbCcDd7在一个不透明的木板上，钻一个小孔，用眼睛通过小孔可以观察到一定的范围，如图6TX11甲所示。在小孔中嵌入一定形状的玻璃制品，可以扩大观察范围。那么在图乙中的四个截面中可以获得最大观察范围的是图6TX118放在凸透镜主光轴上焦点以内的点光源S发出的光，通过凸透镜后的光路如图6TX12所示，那么以下说法中正确的选项是图6TX12A凸透镜可以

5、对光线起发散作用B凸透镜只对平行于主光轴的光线起会聚作用C通过凸透镜后的光线是发散的，因此凸透镜的作用是对光线起发散作用D通过凸透镜后的光线发散程度比原来小，仍然是会聚的一种表现9. 如图6TX13所示，遮光板A与光屏B平行放置且相距为d。在A的中央挖一直径为d1的圆孔，并在孔内嵌入与孔等大的薄透镜L。现有一束平行光垂直照射遮光板，在光屏上形成了一个直径为d2的圆形光斑，那么该透镜的焦距大小不可能为图6TX13A.B.C. D.10如图6TX14所示，在注有清水的试管内留有一稍大的空气泡，使太阳光从试管的正上方向下照，观察试管下方的白纸，可以发现白纸上与空气泡相对应的位置上，有一椭圆黑影，而其

6、他部分竟是一条与试管平行的亮线。这是因为试管充满水的地方相当于_透镜，而气泡与周边的水组成_透镜。假如把白纸从靠近试管向下挪动到较远处，亮线的粗细将如何变化？_。图6TX1411为判别直径一样的两透镜的类型，小明分别将它们正对太阳，把一张纸放在它们的下方，在纸上得到相应的光斑，透镜与光斑的大小如图6TX15所示。其中形成甲光斑的_选填“一定“可能或“一定不是凸透镜，形成乙光斑的_选填“一定“可能或“一定不是凹透镜。图6TX1512科学家研制出一种新材料，以下简称“N材料。当光线从空气中以60°入射角倾斜射入“N材料时，发现折射光线竟然和入射光线位于法线的同侧！且此时折射角为45

7、76;，同光阴路是可逆的。如图6TX16所示，将一块“N材料板竖直放置，光线PQ以图示角度从空气射入该材料，AB、CD两外表平行。画出光线经“N材料后，从CD面射出的光路标明相关角度。图6TX1613实验中有时需要将一束粗平行光变成细平行光，这可以利用两块透镜的组合来解决。请在图6TX17所示的两个虚线框中各画出一种组合方式要在图中画清光束粗细的变化，分别写出两块透镜间的间隔 s跟两块透镜的焦距f1第一块透镜、f2第二块透镜的关系。s_ s_甲 乙图6TX1714小雷对凸透镜焦距与制成凸透镜的材料种类、凸透镜凸起程度的关系进展了探究实验：图6TX18次数123材料玻璃玻璃水晶凸起程度较小较大较

8、大焦距/cm8.04.01他第1次测量焦距的实验如图6TX18甲所示，那么测得的焦距为_cm。2由1、2次的实验可得出的结论是_。3小雷回想起白光经三棱镜后，光屏上自上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带如图乙所示，受此启示，于是他分别用红光和蓝光来进展图甲的实验，结论是：对同一凸透镜，_光入射时焦距短些。详解详析1A解析 假如地球外表不存在大气层，太阳光将在真空中沿直线传播，由于地球是圆形的，所以只有太阳升到某一位置时人们才能观察到；而正因为地球外表上有大气层，阳光射入大气层光阴线会发生偏折，所以人们可以提早观察到日出。假如地球外表不存在大气层，那么观察到的日出时刻与实际存在大气层时的

9、情况相比将延后。2A解析 月球周围没有使光发生反射的物体，也就没有反射光进入人的眼睛，所以周围一片黑暗，只有太阳光或星光直线传播到的地方是亮的。月球上没有空气，光传播时就不会发生折射，因此星星也就不再闪烁。由此可知，宇航员登上月球后，抬头可看见天上一轮红日，但周围的景象是一片黑暗，看见星星，但不闪烁。3A解析 没有装水的情况下，光是沿直线传播的，在杆的左面会形成杆的影子；对于装水的情况来说，从杆的顶端射来的光线到达水面处会发生折射，在水中的折射角小于入射角，即折射光线比沿直线传播的情况更靠近杆，因此此时影子的长度会变短。4B解析 当光线从空气斜射入玻璃时，根据光的折射规律可知，折射角小于入射角

10、，所以折射光线比入射光线靠近法线；当光线从玻璃斜射入空气时，折射角大于入射角，最后的折射光线与原来的入射光线平行，并向入射光线的传播方向上方挪动。此题是经过两块玻璃砖，光线发生了两次同向侧平移。5C解析 光先从水斜射入空气，折射角大于入射角，光线会远离法线；光线再从空气射向水中时，折射角小于入射角，光线会靠近法线，折向棱镜顶角，如下图。6B解析 界面入射点处的法线是入射点与圆心的连线。7D解析 根据凹透镜对光线有发散作用可知在图中的四个截面中可以获得最大观察范围的是D。8D解析 凸透镜对光线有会聚作用，是指光通过凸透镜后向靠拢主光轴的方向偏折，不是指通过透镜后的光变成会聚光；由于通过凸透镜的光

11、线向靠拢主光轴的方向偏折，所以发散的光线通过凸透镜后，发散程度一定会比原来小。D选项正确。9B解析 假设为凸透镜，有两种情况：一种是焦距小于d，那么有，解得f，选项A正确；另一种是焦距大于d，那么有，解得f，选项D正确。假设为凹透镜，那么有，解得f，选项C正确。10凸凹先变细再变粗解析 1圆柱形试管充满水的地方，中间比边缘厚，是水凸透镜，凸透镜对光线有会聚作用，会聚成一条亮线。2由于气泡的存在，气泡与其周边的水形成中间薄、边缘厚的凹透镜，凹透镜对光线有发散作用，在气泡的下面对应的位置有椭圆黑影。3亮线的位置相当于焦点的位置，假如把白纸从靠近试管向下挪动过程中，经过焦点时亮线最细；从焦点处向下继

12、续挪动时，亮线变粗，是因为光线继续由焦点的位置向前沿直线传播。11一定可能解析 光斑小于透镜大小，那么光斑一定是光经凸透镜会聚后形成的；光斑大于透镜大小，那么光斑可能是光经过凹透镜直接发散而成，也可能是经过凸透镜先会聚成焦点后继续沿直线传播大于一倍焦距的间隔 后形成的。12如下图解析 过入射点Q作出法线，由图可知，入射光线与“N材料的AB面成30°角，那么入射角为90°30°60°，根据当光线从空气中以60°入射角倾斜射入“N材料时，折射光线和入射光线位于法线的同侧，且此时折射角为45°，在“N材料内部作出折射光线，交DC面于点E；再根据光路是可逆的作出从CD面射出的折射光线EF，此时折射角为60°，如下图。13如下图sf1f2 sf1f2甲乙解析 1当最下面的出射光线与最上面的入射光线相对应时，光线经过第一个凸透镜折射后要会聚于一点，即其右焦点；此时的光线要过第二个凸透镜的左焦点，然后平行射出才会出现图甲所示的现象。 假设设第一个凸透镜的焦距为f1，第二个凸透镜的焦距为f2，由此可知两块透镜间的间隔 s跟两个透镜的焦距f1、f2的关系是sf1f2。2当上、下方的入射光线和