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2011高考复习专题15：几何光学

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光学计算题
例1、 如图示是两个同种玻璃制成的棱镜,顶角α1略大于α 2 ,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= β 2 , 则 ( AD )
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.
D.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 = cos β /sin α ∵α1 ＞ α2 ∴ n 1 ＜ n 2
∴频率ν1＜ ν 2 sinC=1/n ∴ C 1＞C 2
例2；91年高考. 一束光从空气射向折射率n=2的某种玻璃的表面,
如图所示. i 代表入射角,则（ BCD ） (A) 当i >45°时会发生全反射现象
(B)无论入射角i 是多大,折射角r 都不会超过45° (C) 欲使折射角r=30,应以i =45°的角度入射
(D)当入射角i =arctg 2时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直
例3、如图示，一块用折射率n=2 的透明材料制成的柱体，其截面为1/4圆，圆半径O a=6cm，当一束平行光垂直照射O a面时，请作出图中代表性光线2、3通过该透明材料的光路图（忽略二次反射光线），并计算ab弧面上被照亮的弧长为多少？
解：sin C=1/n=0.5 C=30 30 °<α< 45 °全反射如图
示°对光线2：sin α=2/3=0.667 对光线3：sin β=1/3 < 0.5 β< 30 °不会全反射如图示若射到弧面上的光线刚能全反射则bA 弧面被照亮
∴bA =2π×r /12 = 3.14cm
1
2
3
4
例4； 如图为一个半圆形玻璃砖的截面图,O 为圆心, MM ′⊥AB, 一束单色光沿NO 方向射入,折射光线为ON ′,ON 与OM 的夹角为30°, ON ′与OM ′的夹角为 45 °,半圆形玻璃砖的半径R=3.0m, c=3.0×108 m/s,求当该单色光束沿与OM 夹角为60 °的PO 方向射入时,光在该玻璃砖中传播的时间. 解:
临界角C=45 °∠POM ＞45 ° 发生全反射,沿OP ′方向射出
v
c
n ===
230sin 45sin s
c Rn v l t 8810221032322-⨯=⨯⨯⨯===
M
学生练习
1：03年江苏高考8
．如图，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从空气射向柱体的O 点（半圆的圆心），产生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率为3，入射角为45°（相应的折射角为24°），现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O 点垂直于图面的轴线顺时针转过15°，如图中虚线所示，则（ B C ） A ．光束1转过15° B ．光束1转过30°
C ．光束2转过的角度小于15°
D ．光束2转过的角度大于15°
2、 如图示：光从A 点射入圆形玻璃，并从B 点射出，若射出玻璃与射入玻璃的光线夹角为30°,AB 弧所对的圆心角为120°,下列说法正确的是：( C ) A. 在A 点的入射角为30° B. 在B 点的入射角为45° C. 玻璃的折射率为2 D. 玻璃的折射率为3
解：光路图作，由于对称性，∠1=60 ° ∠2=15 ° ∠i =45 ∠4=∠r =∠3= 1/2 ∠1=30°
2sin30sin45sin γsin n =︒
︒
==∴i i
3：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， （ D ） 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
b 左 右
C
AOB=120
二计算题
4： 光屏MN 和遮光板PQ 彼此平行地竖直放置，它们相距10cm ，遮光板PQ 上有一直径为1cm 的圆形透光孔ab ，位于遮光板左侧20cm 处有一点光源S ，如图示，在点光源S 下方水平放置一块平面镜使点光源发出的光通过圆孔ab 后在光屏MN 上形成两个光斑，两个光斑外边缘上下距离为5.5cm ，作图计算平面镜距点光源的竖直距离。

解：作光路图，由相似关系AB=A 1B 1=1.5cm A 1B=5.5cm ∴ BB 1 =4cm ΔBB 1b ∽ ΔSS 1b SS 1 / BB 1 = SS 1/Aa=2 ∴ SS 1 =8cm h=1/2×SS 1 =4cm
5: 如图示，一束平行光照射在半径为R 的半圆柱形玻璃砖的圆柱面上，光线a 是与一条半径重合的光线，该光线照射到圆心O 点与直径AB 夹角为45°，且刚好发生全反射．请作图并确定出光线能从AB 面射出的范围．
M N A B M A 1
A B
B
1
答案；
6:如图示，一不透明的圆柱形容器内装满折射率n =2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+ 3）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）
解：作出光路图如图示：由几何关系得：M S' = M S =1dm S'P=3dm PQ= 3dm
2
2
OC
N
答案
AC =(1+
) dm
3。

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高考物理光学知识点之几何光学全集汇编附答案(3)

高考物理光学知识点之几何光学全集汇编附答案(3)

高考物理光学知识点之几何光学全集汇编附答案(3)一、选择题1．与通常观察到的月全食不同,小虎同学在2012年12月10日晚观看月全食时,看到整个月亮是暗红的．小虎画了月全食的示意图,并提出了如下猜想,其中最为合理的是A ．地球上有人用红色激光照射月球B ．太阳照射到地球的红光反射到月球C ．太阳光中的红光经地球大气层折射到月球D ．太阳光中的红光在月球表面形成干涉条纹2．先后用两种不同的单色光，在相同的条件下用同双缝干涉装置做实验，在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同，其中间距较大．．．．．的那种单色光，比另一种单色光（ ） A.在真空中的波长较短 B.在玻璃中传播的速度较大C.在玻璃中传播时，玻璃对其折射率较大D.其在空气中传播速度大3．如图所示，一束光由空气射入某种介质，该介质的折射率等于A ．sin50sin55︒︒ B ．sin55sin50︒︒ C ．sin40sin35︒︒ D ．sin35sin40︒︒4．某单色光在真空中传播速度为c ，波长为λ0，在水中的传播速度为v ，波长为λ，水对这种单色光的折射率为n ，当这束单色光从空气斜射入水中时，入射角为i ，折射角为r ，下列正确的是（ ） A ．v=nc，λ=n c 0λB．λ0=λn，v=sinicsinrC．v=cn，λ=c vλD．λ0=λ/n，v=sinrcsini5．甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，相邻两个亮条纹的中心距离分别记为Δx1和Δx2，已知Δx1＞Δx2。

另将两单色光在真空中的波长分别用λ1、λ2，在同种均匀介质中传播的速度分别用v1、v2，光子能量分别用E1、E2、在同种介质中的折射率分别用n1、n2表示。

则下列关系正确的是A．λ1<λ2 B．v1<v2 C．E1<E2 D．n1>n26．一细光束由a、b两种单色光混合而成，当它由真空射入水中时，经水面折射后的光路如图所示，则以下看法正确的是A．a光在水中传播速度比b光小B．b光的光子能量较大C．当该两种单色光由水中射向空气时，a光发生全反射的临界角较大D．用a光和b光在同一装置上做双缝干涉实验，a光的条纹间距大于b光的条纹间距7．图1、2是利用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置得到的干涉图样．下列关于a、b两束单色光的说法正确的是（）A．真空中，a光的频率比较大B．同一介质中，a光传播的速度大C．a光光子能量比较大D．同一介质对a光折射率大8．如图所示，将一个折射率为n的透明长方体放在空气中，矩形ABCD是它的一个截面，一单色细光束入射到P点，入射角为θ．12AP AD=，则( )A．若要使光束进入长方体后能射至AD面上，角θ的最小值为arcsin 1 2 nB．若要使光束进入长方体后能射至AD面上，角θ的最小值为arcsin 5 nC．若要此光束在AD面上发生全反射，角θ的范围应满足arcsin 12n＜θ≤arcsin21n-D．若要此光束在AD面上发生全反射，角θ的范围应满足arcsin 255n＜θ≤arcsin21n-9．红、黄、绿三种单色光以相同的入射角从水中射向空气，若黄光恰能发生全反射，则A．绿光也一定能发生全反射B．红光也一定能发生全反射C．红、绿光都能发生全反射D．红、绿光都不能发生全反射10．下列说法正确的是（）A．由红光和绿光组成的一细光束从水中射向空中，在不断增大入射角水面上首先消失的是绿光B．光的双缝干涉实验中，在光屏上的某一位置会时而出现亮条纹，时而出现暗条纹C．红光的光子能量比紫光光子能量大D．只有横波才能产生干涉现象11．有关光的应用，下列说法不正确的是（）A．拍摄玻璃橱窗内的物品时，往往在镜头前加一个偏振片以增加透射光的强度B．光学镜头上的增透膜是利用光的干涉现象C．用三棱镜观察白光看到的彩色图样是光的折射形成的色散现象D．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射原理12．在玻璃中有一个截面为三角形的柱状真空空腔，a, b两束单色光以同样的入射角θ由玻璃射入空腔，部分光路如图，下列说法正确的是（）A．若增大b光在空腔内先消失B．若改变θ，a光通过空腔的时间一定比b光短C．在同一双缝干涉装置的干涉条纹a光较宽D．若将两个相同的小球分别涂上a、b两种颜色放在同样深度的水中，在水面上看涂a颜色的小球较浅13．1966年华裔科学家高锟博士提出一个理论：直径仅几微米的玻璃纤维就可以用来做为光的波导来传输大量信息，43年后高锟因此获得2009年诺贝尔物理学奖，他被誉为“光纤通讯之父”．以下哪个实验或现象的原理和光导纤维是相同的（）A．图甲中，弯曲的水流可以导光B．图乙中，用偏振眼镜看3D电影，感受到立体的影像C．图丙中，阳光下的肥皂薄膜呈现彩色D．图丁中，白光通过三棱镜，出现色散现象14．如图，半径为R的半圆柱玻璃体置于水平桌面上，半圆柱玻璃体的上表面水平，半圆柱玻璃体与桌面相切于A点。

高考物理光学知识点之几何光学知识点总复习有答案解析

高考物理光学知识点之几何光学知识点总复习有答案解析

高考物理光学知识点之几何光学知识点总复习有答案解析一、选择题1．在杨氏干涉实验中,从两个狭缝到达像屏上的某点的光走过的路程相等,该点即为中央亮条纹的位置(即k=0对应的那条亮条纹),双缝屏上有上下两狭缝,设想在双缝屏后用一块极薄的玻璃片遮盖上方的缝,则屏上中央亮条纹的位置将( ）A ．向上移动B ．向下移动C ．不动D ．可能向上移动，也可能向下移动2．光在真空中的传播速度为c ，在水中的传播速度为v 。

在平静的湖面上，距水面深h 处有一个点光源，在水面上某些区域内，光能从水面射出，这个区域的面积为（ ）A ．2222πv c v h -B ．222πc v h C ．222πv c vh - D ．2222)(πc v c h - 3．华裔科学家高锟获得2009年诺贝尔物理奖，他被誉为“光纤通讯之父”．光纤通讯中信号传播的主要载体是光导纤维，它的结构如图所示，其内芯和外套材料不同，光在内芯中传播．下列关于光导纤维的说法中正确的是A ．内芯的折射率比外套的小，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的大，光传播时在内芯与外套的界面上发生全反射C ．波长越短的光在光纤中传播的速度越大D ．频率越大的光在光纤中传播的速度越大4．如图所示，将等腰直角棱镜截去棱角，使截面平行于底面，制成“道威棱镜”，可以减小棱镜的重量和杂散的内部反射。

从M 点发出一束平行于底边CD 的单色光从AC 边射入，已知折射角γ＝30°，则A ．光在玻璃中的频率比空气中的频率大B ．玻璃的折射率62n = C 2×108 m/sD．CD边不会有光线射出5．先后用两种不同的单色光，在相同的条件下用同双缝干涉装置做实验，在屏幕上相邻的两条亮纹间距不同，其中间距较大．．．．．的那种单色光，比另一种单色光（）A.在真空中的波长较短B.在玻璃中传播的速度较大C.在玻璃中传播时，玻璃对其折射率较大D.其在空气中传播速度大6．如图所示，一束光由空气射入某种介质，该介质的折射率等于A．sin50 sin55︒︒B．sin55 sin50︒︒C．sin40 sin35︒︒D．sin35 sin40︒︒7．一束光线从空气射向折射率为1.5的玻璃内，人射角为45o下面光路图中正确的是A． B．C． D．8．甲、乙两单色光分别通过同一双缝干涉装置得到各自的干涉图样，相邻两个亮条纹的中心距离分别记为Δx1和Δx2，已知Δx1＞Δx2。

高中光学之几何光学

高中光学之几何光学

几何光学本章在高考中的地位:几何光学部分，由于删去了“透镜成像”，因此整体要求有所降低，复习的重点是光的反射和折射、平面镜成像等知识。

在复习中，注意以作图训练为主线，养成良好的作图习惯是学好本章的关键。

作图的依据是光的直线传播、光的反射和光的折射三条基本定律。

重点画好日食、月食、平面镜的反射和成像、棱镜对光线的作用，在成像问题中要注意目域和视场，即眼睛在哪个范围和眼睛所能看到的范围。

注意数学中几何知识的应用，注意运用光路可逆原理分析有关光学问题。

总之，要注意《考试大纲》中的考点要求，把握好复习的标度和范围。

近年高考试题多是从分析、确定像的位置和性质，光线的传播方向，观察像或物的范围等方面，通过作光路图、计算等方式来考查对基本规律的理解和运用。

当然也可能有综合应用题出现。

一、光的直线传播1.光源：能自行发光的物体，如通电的电灯、点燃的蜡烛、太阳等．2.光沿直线传播的条件：在________介质中，光沿直线传播．3.光速：⑴光在真空中的传播速度为c=3.00×108 m/s ．⑵在其它介质中的速度n cv ，式中n 为介质的折射率，n>1，故v<c ．例1:如图1-1所示，一点光源S ，它距离墙MN 的水平距离为L ，现从S 处以水平速度v 0抛 出一小球P ，P 在墙上形成的影子为P /，在球做平抛运动中，其影子P /的速度v /是多少?例2:一路灯距地面的高度为h ，身高为l 的人以速度v 匀速行走，如图1-2所示。

⑴试证明人头顶的影子作匀速运动。

⑵求人影的长度随时间的变化率。

图1-1图1-2二、光的反射1.反射定律:常见结论:(1)当反射面不变,入射角改变θ,反射角将改变_____;同样, 当反射面不变,入射光线以角速度ω转动,反射光线转动的角速度为______;(2)当入射光线不变,反射面转过θ角,则反射光线将转过_____;同样,当入射光线不变,反射面转动角速度为ω,则反射光线转动的角速度为_________;2.平面镜成像规律:_______.成像光路图:注意对称性即可.注意:人眼看到的镜中的像是左右_____的.3.平面镜成像的变化规律:(1)镜不动,物向镜运动的速镜向物运动的速度度为V,则像的速度为____(2)物不动,镜向物运动的速度为V,则像的速度为____(3)物不动, V与镜成θ角,则像速为___例1:如图2-1所示,一光束沿平行于一镜面方向射到另一平面镜上后经三次反射仍沿原路返回,则两平面镜的夹角为_____________例2:身高1.8米的人,眼睛到头顶的距离为10厘米,站在竖直放置的平面镜前,要看到全身的像,平面镜的长至少为________米,且下端距地面高为__________米.三、光的折射1.光的折射：光由一种介质射入另一种介质时，在界面上将发生光路改变的现象叫光的折射．2．光的折射定律：折射光线在入射光线和法线所决定的平面内，折射光线和入射光线分居在法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数：nrisinsin．n 叫做这种介质的折射率.注意:(1)在光的折射中，光路是可逆的(2)折射率是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身决定，同时光的频率越高，折射率越图2-1大。

2011年高考物理一轮专题复习：几何光学

2011年高考物理一轮专题复习：几何光学

几何光学部分一、光的直线传播1.光在同一均匀介质中是沿直线传播的 前提条件是在同一均匀介质。

否则，可能发生偏折。

如光从空气斜射入水中（不是同一种介质）；“海市蜃楼”现象（介质不均匀）。

2.光线:沿着光的传播方向画出的几何线；它表明光能量的传播方向。

（它与电力线、磁力线一样是人们为研究方便而假想出来的）3.光束：有一定关系的光线的集合叫光束。

（有会聚、发散即平行光束）4.真空中的光速：s m c 8100.3⨯= ；媒质中的光速c v <5.表现：①小孔成像；②影 （本影、半影、伪本影）的产生。

本影：影区中完全不会受到光的照射；半影：本影的周围有一个能受到光源发出的一部分光照射的区域；本影区：日全食；半影区：日偏食；伪本影区：日环食光的直线传播规律是物体成像作图的基础，也使整个几何光学的理论基础。

例1. 如图所示，在A 点有一个小球，紧靠小球的左方有一个点光源S 。

现将小球从A 点正对着竖直墙平抛出去，打到竖直墙之前，小球在点光源照射下的影子在墙上的运动是A.匀速直线运动B.自由落体运动C.变加速直线运动D.匀减速直线运动 解：小球抛出后做平抛运动，时间t 后水平位移是vt ，竖直位移是221gt ，根据相似形知识可以由比例求得t t vgl x ∝=2，因此影子在墙上的运动是匀速运动。

二、反射 平面镜成像1. 反射定律： ①射光线和入射光线和法线在同一平面上，②反射光线和入射光线分居在法线的两侧；③反射角等于入射角。

即i =α注意： ①法线垂直界面；②法线是入射光线、反射光线的角平分线；③光路的可逆性；④沿法线入射，光线原路返回。

2．分类：镜面反射、漫反射镜面反射的特点：①镜面反射不改变光束性质；②入射光线不变，平面镜转过α角，反射光线转过2α角。

3.平面镜成像的特点：对称、等大、正立、虚像。

像与物关于镜面为对称。

（1） 光路图作法 根据平面镜成像的特点，在作光路图时，可以先画像，后补光路图。