综合题-光学课件

光学综合题A.变疏B.变密C.不变D.消失两张纸片图1（俯视图）图2劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图1所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图2所示。干涉条纹有如下特点：⑴任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；⑵任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在图1装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹()03年上海高考8A一束复色光射到平行玻璃砖的上表面，经过玻璃砖下表面射出，如图示，其中有三种色光刚好照射到三块相同的金属板A、B、C上，发现金属板B上有光电子飞出，则可知()A．出射的三种色光a、b、c一定互相平行B．A板一定有光电子飞出C．C板一定有光电子飞出D．传播过程中，a光比b、c两种光更容易发生衍射。CabcAB金陵中学04年模考4提示：a光的偏折最大，折射率最大，频率最高，波长最小。ABB白光AC例4、如图示，有一玻璃直角三棱镜ABC，其临界角小于45°，一束平行于BC边的白光射到AB面，在光束射在三棱镜是，（设光线在三棱镜内射到BC边上）（）A.从玻璃直角三棱镜BC面，射出的是白色光束B.从玻璃直角三棱镜AC面，射出的是白色光束C.从玻璃直角三棱镜AC面，射出的是彩色的不平行光束D.从玻璃直角三棱镜AC面，射出的是平行于入射线的彩色光束D盐城04年调研四12如图示，用某种透光物质制成的三棱镜ABC，∠B=∠C=30°，在平行于BC的直线MN上插两枚大头针P1、P2，在AC边的右侧透过棱镜观察大头针P1、P2像，调整视线方向，直到P1的像被P2的像挡住，再在AC边的右侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P1、P2的像和P3，记下P3、P4的位置，移去大头针和三棱镜，发现4枚大头针的位置正好在一条直线上，该直线过AB和AC边的中点。（1）在图中画出完整的光路图。（2）该透光物质的折射率n为多少？CAB30°30°P1P4P3P2MN解：（1）光路图如图示.D1234i（2）ND为ΔABD的斜边上的中线，容易得到i=60°∠1=∠2=30°n=sini/sin∠1=1.732

例5、如图示为一块透明的光学材料的剖面图，在其上建立直角坐标系xOy，设该光学材料的折射率沿y轴方向均匀减小，现有一束单色光a从原点O以某一入射角θ由空气射入该材料内部，则单色光a在该材料内部可能的传播途径是下图中的：（）xyOAxyOBxyODyxOCxyOaθ分析：将光学材料沿y轴方向分成很多薄层，由空气刚进入材料时，折射角减小，然后，折射角逐渐增大，直到发生全反射，再以相反的过程返回，因此D图正确，D如图，a和b都是厚度均匀的平玻璃板，它们之间的夹角为φ，一细光束以入射角θ从P点射入，θ＞φ，已知此光束由红光和蓝光组成，则当光束透过b板后， （）A．传播方向相对于入射光方向向左偏转φ角B．传播方向相对于入射光方向向右偏转φ角C．红光在蓝光的左边D．红光在蓝光的右边03年江苏高考10ab左右φPθφ分析见下页ab解析：光线通过平行玻璃砖后的出射光线和入射光线平行且有侧向位移，所以从a板射出的光线，传播方向与a板入射的光线平行，通过b板射出的光线与b板入射的光线平行，所以答案A、B都错。同时，由于玻璃对红光的折射率小于蓝光的折射率，所以，通过a板后，红光的折射角大，红光的侧向位移大，应选D答案。α1BAβ2β1α2例6、如图示是两个同种玻璃制成的棱镜,顶角α1略大于α2,两束单色光A和B分别垂直射于三棱镜后,出射光线与第二界面的夹角β1=β2,则()A.A光束的频率比B光束的小B.在棱镜中A光束的波长比B光束的短C.在棱镜中B光束的传播速度比A光束的大把两束光由水中射向空气,产生全反射,A光的临界角比B的临界角大解:n=cosβ/sinα∵α1＞α2∴n1＜n2∴频率ν1＜ν2sinC=1/n∴C1＞C2AD例8、如图示，ABC是薄壁中空的三棱镜，现置于水中，一束白光射到AB面上，则（）A.光束向上偏折，紫光在光谱的上方B.光束向上偏折，紫光在光谱的下方C.光束向下偏折，紫光在光谱的上方D.光束向下偏折，紫光在光谱的下方CAB解：光束在AB面发生折射，由n=sinr/sini,中空的棱镜中的空气折射率小于水，∴i＜r,光束向上偏折.ri水对紫光的折射率大于红光的折射率，i相同，r紫＞r红

∴紫光在光谱的上方。射到AC面的光束可以取特殊值，恰好垂直于AC面，则不再折射A苏州04年调研2如图示,半圆形玻璃砖abc,O为圆心,c为圆弧顶点,一束很细的白光沿cO方向射入玻璃砖,现保持光的方向不变,使玻璃砖绕O点沿顺时针方向转动,则首先在界面ab上发生全反射的应是白光中的()A.红光部分,因为玻璃对红光的折射率大B.红光部分,因为玻璃对红光的折射率小C.紫光部分,因为玻璃对紫光的折射率大D.紫光部分,因为玻璃对紫光的折射率小cOba解:sinC=1/nn紫>n红C紫<C红abcOC∴紫光部分首先在界面ab上发生全反射C2004年江苏高考9、如图所示，只含黄光和紫光的复色光PO，沿半径方向射入玻璃半圆柱后，被分成两光束OA和OB沿图示方向射出。则（）A.OA为黄光，OB为紫光B.OA为紫光，OB为黄光C.OA为黄光，OB为复色光D.OA为紫光，OB为复色光OAPB解：射出的光线OA的折射角略小于90°，则入射角略小于它的临界角，由sinC=1/n,紫光的折射率比黄光大，黄光的临界角比紫光大，说明紫光先全反射，OB中有紫光。没有全反射而射出的OA光线为黄光，同时黄光有反射光，所以OB为复色光。C例9、如图示，一折射率为的长方形玻璃砖ABCD放在水平桌面上，有一直尺EF紧贴在玻璃砖AB面上，CD面上贴着黑纸，眼睛在P点沿PQ方向观察，能看到直尺上的某点成像在S′处，已知QP与AD面的夹角θ=30°，请作出成像光路示意图，标出直尺上可能在S′处成像的点，并求出该点到像点S′的距离。cm0123456DEFABCQPS′θ=30°解：玻璃砖内的某一点M经折射成像于S′，不难看出：MriAQ=r=30

°AM=3m∴MS′=2m玻璃砖的上表面是平面镜，直尺上另一点N经反射成像于S′，NNA=1m∴NS′=2m

例10、如图示，一不透明的圆柱形容器内装满折射率n=的透明液体，容器底部正中央O点处有一点光源S，平面镜MN与底面成45°角放置，若容器高为2dm，底面半径为（1+）dm，OM=1dm，在容器中央正上方1dm处水平水平放置一足够长的刻度尺，求光源S发出的光经平面镜反射后，照射到刻度尺上的长度。（不考虑容器侧壁和液面的反射）2dm2.73dm1dmSNMO解：作出光路图如图示：S′BACQPαβ由几何关系得：MS′=MS=1dmS′P=3dmPQ=dmα=30°n=sinβ/sinα=∴β=45°∴BC=BQ=1dmAC=(1+)dm单色细光束射到n=的透明球表面，光束在过球心的平面内，入射角i=45°，研究经折射进入球内又经内表面反射一次，再经球面折射后射出的光线，如图示，（已画出入射光线和出射光线）；（1）在图上大致画出光线在球内的路径和方向；（2）求入射光线和出射光线的夹角α；（3）如果入射的是一束白光，透明球的色散情况与玻璃球相仿，问哪种颜色光的α角最小？CA45°OαB解：(1)连接OB交圆于D，连接AD,DC，即为所求。Dr（2）∴r=30°r=1/2α+（45°–r）∴α=4r-90°=30°（3）紫光的折射角r最小，∴紫光的α角最小。97年上海高考（13分）雨过天晴，人们常看到天空中出现彩虹，它是由阳光照射到空中弥漫的水珠上时出现的现象。在说明这个现象时，需要分析光线射入水珠后的光路。一细束光线射入水珠，水珠可视为一个半径为R的球，球心O到入射光线的垂直距离为d，水的折射率为n。（1）

在图上画出该束光线射入水珠内经一次反射后又从水珠中射出的光路图。（2）

求这束光线从射向水珠到射出水珠每一次偏转的角度。dRO2002年广东高考17.iAO解：（1）光路图如图示：BC由几何知识可知在圆水珠内的各个角度都为r，在A、C处折射，sini=nsinr可知出射角跟入射角相等。rrrir题目下页dROOrrriir图2δ1δ2δ3BAC（2）由题意，sini=d／R在A、C处折射，sini=nsinr∴sinr=d／nR题目

例13、如图示，AOB是1/4圆柱玻璃砖的截面,玻璃砖的折射率n=,一束平行光以45°入射角射入玻璃砖的OA面，这些光线中只有一部分能从圆柱的AB面上射出,假设凡射到OB面的光线全部被吸收,也不考虑OA面的反射作用,试问圆柱AB面上能射出光线部分占AB表面的几分之几?OBA45°解:sinC=1/nC=45°设射到D点的光线刚好折射到B点sinβ=0.5β=30°D30°

βD点以下的光线射到OB面上被吸收.设射到E点的光线折射到P点刚好全反射45°θPEE点以上的光线射到圆弧面被全反射不难求出θ=15°PB=AB/6⌒⌒

例14、用折射率为n的透明介质做成内、外半径分别为a和b的空心球，如图示，当一束平行光射向此球壳，经球壳外、内表面两次折射后，能进入空心球壳的入射光的横截面积是多大？ba解：进入空心球壳外表面的光线，若刚能在内表面发生全反射，此时的入射角为i，如图示：irC则sini=nsinrsinC=1/n由正弦定理rCabiRsin(π-C)／sinr=b/aasinC=bsinra=nbsinr=bsiniS=πR2=π（bsini）2

=πa2如图示,在河岸边的A位置有一人要到河岸MN取水去浇C位置的树,各个距离的数据表示在图中,试问这个人要想走最短的距离是多少?他应与河岸成多大夹角?··ACMNh=40mL=120mS=120m解:光在介质中通过的路程最短.将河岸看成平面镜,作A的对称点A1,连接A1C交MN于O,·A1O由平面镜成像