几何光学复习

高考物理光学知识点之几何光学知识点总复习附答案一、选择题1．如图潜水员在水深为h的地方向水面张望，发现自己头顶上有一圆形亮斑，如果水对空气的临界角为C，则此圆形亮斑的直径是( )A．2htanC B．2hsinC C．2hcosC D．2h2．题图是一个14圆柱体棱镜的截面图，图中E、F、G、H将半径OM分成5等份，虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON，ON边可吸收到达其上的所有光线．已知该棱镜的折射率n=53，若平行光束垂直入射并覆盖OM，则光线A．不能从圆孤射出B．只能从圆孤射出C．能从圆孤射出D．能从圆孤射出3．一束单色光从空气进入玻璃，下列关于它的速度、频率和波长变化情况的叙述正确的是A．只有频率发生变化 B．只有波长发生变化C．只有波速发生变化 D．波速和波长都变化4．一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．5．公园里灯光喷泉的水池中有处于同一深度的若干彩灯,在晚上观察不同颜色彩灯的深度和水面上被照亮的面积,下列说法正确的是( )A．红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较小B．红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较小C．红灯看起来较浅,红灯照亮的水面面积较大D．红灯看起来较深,红灯照亮的水面面积较大6．一细光束由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．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8．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9．如图所示，一束红光P A从A点射入一球形水珠，光线在第一个反射点B反射后到达C 点，CQ为出射光线，O点为球形水珠的球心．下列判断中正确的是( )A．光线在B点可能发生了全反射B．光从空气进入球形水珠后，波长变长了C．光从空气进入球形水珠后，频率增大了D．仅将红光改为紫光，光从A点射入后到达第一个反射点的时间增加了10．如图所示是一透明玻璃球体，其半径为R，O为球心，AB为水平直径。

专题·几何光学复习课·教案一、教学目标1．在物理知识方面要求．(1)通过复习，加深对几何光学知识的认识和理解．主要包括：光的反射、折射、全反射等规律．(2)在复习的基础上，进一步熟练掌握面镜、透镜等光学器件对光路的控制作用和成像规律．2．通过复习本单元内容，使几何光学知识进一步条理化、系统化，有利于对本单元知识的整体把握．3．通过对重点和难点知识的系统分析和讨论，进一步深化、活化相关概念和规律，从而提高分析问题和解决问题的能力．二、重点、难点分析1．重点是对光的反射、折射、全反射、透镜成像等规律的理解和运用．2．难点是光的全反射、透镜成像规律的运用等．三、教具投影片(小黑板)．四、主要教学过程设计(一)围绕光的传播问题展开讨论(1)光的反射．(2)光的折射．(3)光的全反射．根据学生讨论回答的结果，整理成下表：说明：针对讨论中出现的问题，进一步讲述各条件、规律及其实际应用．说明内部关联．(二)围绕光束与光学器件问题展开讨论(1)面镜．(2)透镜．(3)三棱镜．(4)玻璃砖．根据学生讨论回答的结果，整理成下表：说明：针对讨论中出现的问题，进一步讲述：①四种光学器件(面镜、透镜、棱镜、玻璃砖)都有改变光路的作用，均遵从光路可逆性．②成像过程讨论的对象为面镜和透镜，讨论方法(实验法、作图法)和结果均可类比，但各依据反射定律和折射定律．v、f的符号规约．④三棱镜多用于色散和全反射．光线通过两面平行的玻璃砖后传播方向不变，但侧移了一段距离，由此可求折射率n玻．(三)围绕透镜成像的情况展开进一步讨论(1)凸透镜．(2)凹透镜．根据学生讨论回答的结果，整理成下表：透镜物距u 像距v 像的性质应用举例凸透镜u→∞v→f像与物异侧一点实像平行光汇聚，估测焦距f u＞2f f＜v＜2f倒立、缩小照相机u=2f v=2f倒立、等大f＜u＜2fv＞2f倒立、放大幻灯机u=f v→∞无像平行光源u＜fv＜0，|v|＞u像与物同侧正立，放大虚像放大镜凹透镜u为任何值v＜0，|v|＜u正立、缩小近视眼镜说明：①凸透镜两焦点位置是成实像或虚像的分界点，2f位置是像大于物或小于物的分界点．②实像总是倒立的，且像与物异侧；虚像总是正立的，像与物同侧．③凸透镜只能成放大的虚像，凹透镜只能成缩小的虚像．④如果用黑纸将透镜遮住一部分，像会如何变化？有的同学认为像会因此而缺少一部分，这是错误的．虽然透镜遮住一部分，但物体上每一点发出的无数条光线总有一部分光线通过透镜未遮住的部分，仍在原处形成像点，因此整个像依然存在，只不过通过的光线减少，像点聚集的光能减少，亮度会变弱．(3)测凸透镜焦距的方法(介绍与讨论结合)．①平行光聚焦法．利用凸透镜的会聚作用来测焦距．若平行光通过凸透镜会聚于屏上时，透镜的位置是x1，屏的位置是x2(x1，x2是从光具座的刻度尺上读出的位置坐标，下同)，则焦距f=|x2-x1|．注：这是一种粗测焦距的方法．②位移法(共轭法)．保持物屏之间距离L不变，在二者之间移动凸透镜使其两次成像于屏上．两次成像时透镜的位置之差为d，则凸透镜的焦距为实验中，物的位置为x1，两次成像时透镜的位置分别是x2、x3，屏的位置为x4，则焦距为实验时应注意L＞4f，一般取4.5f～6f．③公式法．利用成像公式计算．若成像时，物的位置为x1，透镜的位置为x2，屏的位置为x3，则(四)实例分析例1 (投影片)将一个点光源放在一个半径为4cm、焦距为20cm的凸透镜的主轴上，点光源距透镜的光心30 cm，现通过移动光屏，使光屏上得到一个半径是1cm的圆形光斑，求屏应放在何处？解答：本题需一定的想象能力．可先留出一定时间由同学在座位上初步分析后，确立解答方案．教师应提示．要特别仔细分析点光源通过凸透镜成像的情况，不要急于寻求公式解答．如图1所示，点光源S放在主轴上，在凸透镜的另一侧形成两个对顶的光锥1和2，两光锥的顶点在像S＇上，光锥1的底面是凸透镜L，轴线高等于像距，光锥2的底面无限大．当光锥被光屏所截时，在屏上就会留下一个圆形光斑(光屏与轴垂直)，由图可知，光屏分别截光锥1和2，都可能在光屏上得到一个半径是1cm的圆光斑，故需讨论两种可能．首先计算像点S＇的位置．如图2所示，当光锥1被光屏所截时，由图中几何关系可知，△S＇AB～△S＇A＇B＇．此时，光屏距凸透镜光心的距离为60-15＝45(cm)．光屏的另一位置到凸透镜光心的距离为60+15=75(cm)．小结：在本题中，若光斑半径r小于透镜半径R，则光屏所在的位置有两个；若光斑半径r大于透镜半径R，则光屏所在的位置只有一个，即光屏只能截光锥2．由本题的分析过程可知，画好光路图，有助于问题的分析和解决．为此，我们再看一例．例2 (投影片)一个点光源，置于焦距为4 cm的凸透镜的主轴上，距光心5 cm处．①现将透镜沿主轴分切成上下两半，各离原主轴0.2 cm，求此时像的位置．②将已分成上下两半的透镜，从切口处各自向上或向下，再切去0.2 cm厚的一块后，再对接于原主轴上，此时像的位置又在何处？分析本题，与例1有类似之处，需要画一下草图，同时在审题过程中，必须认真细致．让学生首先思考后，可做适当讨论，这样可互相启发，从而使绝大多数同学尽快找到解答方案．必要时，教师需做一定的指导．具体分析思路如下．要懂得透镜的任何一小部分皆可成像，且不影响成像的位置，这个像的位置与光心、主轴的位置有关，光心、主轴的位置改动，像的位置将随之发生变化．按题意作一示意图如图3所示．上半部透镜所成的像S'上，距光心水平距离20cm，原主轴之上1cm处，下半部透镜所成之像与前像上下对称．②切去一块后再对接，相当于上半部主轴下移0.2cm，下半部主轴上移0.2 cm，如图4所示，解法与①相似，结果是像的位置上下对调．小结本题的解答思路与方法．说明图3与图4的意义及异同点．例3 (投影片)有一会聚光束，通过遮光板上的圆孔在后面相距L=21 cm的光屏上，形成一个光斑，如图5．已知圆孔直径D1=5cm，光斑直径D2=3cm，若在遮光板的圆孔上放一透镜，恰好使光屏上出现与圆孔同样大小的光斑，问透镜的焦距是多少？组织同学读题、审题，然后讨论，各抒己见．选几个典型同学，分别叙述分析解答本题的思路．并将较好者二至三人在黑板上板演．就黑板上板演情况，组织同学讨论，并请较好者修改板演中的错误内容．具体做法如下．由图5可知，会聚光束通过圆孔，在无光屏时必会聚于B点，由几何关系可知，故BO＇=31.5cm，BO＝31.5+21＝52.5 cm．放入凹透镜，光束发散成平行光，根据光路可逆性，视u＝∞，v为“负”值(-52.5cm)，则焦距为：提问：若改用凸透镜，有无这种现象出现？实际上，会聚光束经凸透镜会聚成光锥后，再发散在光屏上，也能成与圆孔同样大小的光斑．在黑板上作出图，改放入凸透镜，光线会聚后再发散，设A为会聚点，则OA=L/2=21/2＝10.5 cm．由光路可逆性可知，若A点置一点光源，经凸透镜后，成一虚像点在B，则得焦距为：1/u+1/v=1/f，1/10.5-1/52.5=1/f，故焦距f=13.1cm．师生共同小结：①会聚光束应会聚在一交点上，此点可虚可实．②凹透镜的发散性和凸透镜的会聚性均有可能形成光锥后，再发散．③应用成像公式，正确掌握光的可逆性求解，特别注意u、v、f的正负值．最后进行小结．五、教学说明作为几何光学的复习课．首先从回忆本单元大致轮廓开始．本设计采取了如下方案．1．围绕光的传播这一主题展开讨论，然后根据讨论结果，归纳成表的形成，并作必要说明．2．围绕光束与光学器件问题展开讨论，根据讨论结果，归纳成表的形式，并作必要说明．3．围绕透镜成像情况展开讨论，这实际上是在2的基础上进一步细化的过程．最终仍以表的形式呈现出来．作适当说明后，介绍讨论三种测凸透镜的方法．目的是让学生加深印象．在以上基础上，组织学生结合实际问题，进行分析解答，师生互相讨论、评价．最终总结出解答这类问题的基本思路与方法．考虑到各校的情况不同，本设计中的例题可分解选用，也可稍加些台阶例题为之作基础．否则对一些基础较差些的同学会感到有一定难度，希望老师们灵活掌握．另外，作为复习课，本设计只选择一些典型问题，由师生共同分析解答，凡本设计中未涉及的内容，老师们还可另加补充．。

几何光学复习知识结构：知识要点详析：一、两个概念：1、光速：A、在真空中：光在真空中的传播速度最大c=3.0×108m/sB、在同一介质中：根据可得：说明：a、同一色光在不同介质中的折射率不同，所以传播速度也不同。

光在折射率越大的介质中传播速度越小。

b、不同色光对同一介质的折射率不同，色光频率越大，折射率也越大，在同一介质中的传播速度就越小。

2、像：物理学有像的确切定义：从物点发出的发散光束，经过光学元件后，有三种可能：（1）会聚于一点，该点就称为物点的实像点；（2）成为发散光束，其反向延长线的会聚点，称为物点的虚像点；（3）成为平行光束，则不成像。

说明：a、像是客观的，与人是否观察到无关b、根据光路可逆，物与实像具有相对性，物点发光经过固定的光学元件后形成实像点，如果将物点放置在实像点位置时，则此时物点的像点将在原来的物点上。

二、三个基本规律（一）光的直线传播1、光源：能够自行发光的物体叫做光源。

光源发光就是把其他形式的能量转变为光能的过程2、光的直线传播：光在同种均匀介质中沿直线传播。

例如：小孔成像、影、日食、月食都是直线传播的例证。

说明：“光在同种均匀介质中沿直线传播”这句话严格说来是不正确的，在物理光学部分我们会学习到光在同种均匀介质中可以不沿直线传播，例：发生了衍射。

光的波长的数量级是10-7m，在宏观范围内，不会发生衍射，认为光是直进的，这就构成了以光的直线传播为理论基础的几何光学知识。

（二）光的反射定律光射到两种介质的分界面处，有一部分光返回到原来介质中，这就是光的反射现象。

1、内容：反射光线、入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居在法线的两侧，反射角等于入射角。

2、说明：①在反射现象中光路是可逆的②镜面反射与漫反射遵从反射定律3、应用：平面镜①平面镜不动，入射光线转过θ，反射光线也转θ②入射光线不动，平面镜转θ，反射光线转2θ（如图）③两平面镜成直角，入射光线经两次反射后的反射光线与入射光线平行且反向。

高考总复习之十八----几何光学复习要点1、掌握光的直线传播规律。

了解各种频率的光在真空中传播速度均为C=3×108m/s ；在介质中的传播速度v<c ，频率较低的光在介质中传播速度较大。

2、了解光的反射现象，掌握光的反射定律，能够运用光的反射定律解决光的反射问题。

3、了解光的折射现象，掌握光的折射定律，能够运用光的折射定律解决光的折射问题。

了解折射率概念，掌握折射率与光速间的关系。

4、了解光的全反射现象，掌握发生全反射现象的充要条件。

5、熟悉平面镜、棱镜、平行玻璃砖等光学器件对光路的控制特征。

了解光的色散现象。

6、掌握画反射光路与折射光路的方法，能够运用画光路的方法解决有关成像的问题和确定观察范围的问题。

二、难点剖析1、光的传播规律（1）光的直线传播规律、光速光在同种均匀介质中总是沿直线传播。

各种频率的光在真空中传播速度均为 C=3×108m/s各种频率的光在介质中的传播速度均小于在真空中的传播速度，即v<C同一种频率的光在不同介质中传播速度一般不同；不同频率的光在同一种介质中传播速度一般也不同。

在同一种介质中，频率越低的光其传播速度越大。

（2）光在射到两种介质的界面上后返回原介质时，其传播规律遵循所谓的反射定律。

反射定律的基本内容包含如下三个要点：①反射光线、法线、入射光线共面； ②反射光线与入射光线分居法线两侧； ③反射角等于入射角，即i=i ’（3）光在射到两种介质的界面上后从第一种介质进入第二种介质时，其传播规律遵循所谓的折射定律。

折射定律的基本内容包含如下三个要点；①折射光线、法线、入射光线共面； ②折射光线与入射光线分居法线两侧；③入射角与折射角的正弦值之比恰等于第二与第一两种介质的折射率之比，即12s i n s i n n n ri =。

特别是当光从空气（折射率为1）射入折射率为n 的介质中时，上式变为 n ri =s i n s i n（4）折射率①折射率与光速间关系为v c n =②由于不同频率的光在同一种介质中传播速度不同，所以，同一种介质对不同频率的光的折射率也不同。

高考物理光学知识点之几何光学知识点总复习有答案一、选择题1．如图所示，有一玻璃三棱镜ABC ，顶角A 为30°，一束光线垂直于AB 射入棱镜，从AC 射出进入空气，测得出射光线与AC 夹角为30°，则棱镜的折射率为( )A ．12B ．2C ．3D ．3 2．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︒︒3．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 0λ B ．λ0=λn，v=sini csinr C ．v=cn ，λ=c v0λD ．λ0=λ/n，v=sinrcsini 4．半径为R 的玻璃半圆柱体，截面如图所示，圆心为O ，两束平行单色光沿截面射向圆柱面，方向与底面垂直，∠AOB ＝60°，若玻璃对此单色光的折射率n ＝3，则两条光线经柱面和底面折射后的交点与O 点的距离为（ ）A ．3RB ．2RC ． 2RD ．R5．题图是一个14圆柱体棱镜的截面图，图中E 、F 、G 、H 将半径OM 分成5等份，虚线EE 1、FF 1、GG 1、HH 1平行于半径ON ，ON 边可吸收到达其上的所有光线．已知该棱镜的折射率n =53，若平行光束垂直入射并覆盖OM ，则光线A ．不能从圆孤射出 B ．只能从圆孤射出 C ．能从圆孤射出 D ．能从圆孤射出6．一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 ．7．频率不同的两束单色光1和2以相同的入射角从同一点射入一厚玻璃板后，其光路如图所示，下列说法正确的是( )A．单色光1的波长小于单色光2的波长B．在玻璃中单色光1的传播速度大于单色光2的传播速度C．单色光1通过玻璃板所需的时间小于单色光2通过玻璃板所需的时间D．单色光1从玻璃到空气的全反射临界角小于单色光2从玻璃到空气的全反射临界角8．一细光束由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9．有一束波长为6×10－7m的单色光从空气射入某种透明介质，入射角为45°，折射角为30°，则A．介质的折射率是2B．这束光在介质中传播的速度是1.5×108m／sC．这束光的频率是5×1014HzD．这束光发生全反射的临界角是30°10．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11．已知单色光a的频率低于单色光b的频率，则（）A ．通过同一玻璃三棱镜时，单色光a 的偏折程度小B ．从同种玻璃射入空气发生全反射时，单色光a 的临界角小C ．通过同一装置发生双缝干涉，用单色光a 照射时相邻亮纹间距小D ．照射同一金属发生光电效应，用单色光a 照射时光电子的最大初动能大12．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13．如果把光导纤维聚成束，使纤维在两端排列的相对位置一样，图像就可以从一端传到另一端，如图所示．在医学上，光导纤维可以制成内窥镜，用来检查人体胃、肠、气管等器官的内部．内窥镜有两组光导纤维，一组用来把光输送到人体内部，另一组用来进行观察．光在光导纤维中的传输利用了( )A ．光的全反射B ．光的衍射C ．光的干涉D ．光的折射14．下列说法正确的是（ ） A ．用三棱镜观察太阳光谱是利用光的干涉现象B ．在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射现象C ．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的偏振现象D ．在LC 振荡电路中，电容器刚放电完毕时，电容器极板上电量最多，电路电流最小15．如图所示，是两个城市间的光缆中的一条光导纤维的一段，光缆总长为L ，它的玻璃芯的折射率为n 1，外层材料的折射率为n 2．若光在空气中的传播速度近似为c ，则对于光由它的一端射入经多次全反射后从另一端射出的过程中，则下列判断中正确的是( )A ．n 1< n 2，光通过光缆的时间等于1n L c B ．n 1< n 2，光通过光缆的时间大于1n L c C ．n 1> n 2，光通过光缆的时间等于1n L cD ．n 1> n 2，光通过光缆的时间大于1n L c16．下列说法正确的是（ ） A ．麦克斯韦通过实验证实了电磁波的存在B ．光导纤维传送图象信息利用了光的衍射原理C ．光的偏振现象说明光是纵波D ．微波能使食物中的水分子热运动加剧从而实现加热的目的17．如图所示，三束细光经玻璃三棱镜折射后分解为互相分离的a 、b 、c 三束单色光.比较a 、b 、c 三束光，可知( )A ．a 为波长较长的光B ．当它们在真空中传播时，a 光的速度最大C ．分别用这三种光做光源，使用同样的装置进行双缝干涉实验，a 光的干涉条纹中相邻亮纹的间距最小D ．若它们都从玻璃射向空气，c 光发生全反射的临界角最大18．如图潜水员在水深为h 的地方向水面张望，发现自己头顶上有一圆形亮斑，如果水对空气的临界角为C ，则此圆形亮斑的直径是( )A ．2htanCB ．2hsinC C ．2hcosCD ．2h19．如图甲所示，在平静的水面下有一个点光源s ，它发出的是两种不同颜色的a 光和b 光，在水面上形成了一个被照亮的圆形区域，该区域的中间为由ab 两种单色光所构成的复色光的圆形区域，周边为环状区域，且为a 光的颜色（见图乙）．则一下说法中正确的是（ ）A ．a 光的频率比b 光大B ．水对a 光的折射率比b 光大C ．a 光在水中的传播速度比b 光大D ．在同一装置的杨氏双缝干涉实验中，a 光的干涉条纹比b 光窄20．下面四种与光有关的叙述中，哪些说法是不正确的( )A ．用光导纤维传播信号，是利用了光的全反射原理B ．B 光的偏振也证明了光是一种波，而且是横波C ．通过两枝铅笔的狭缝所看到的远处日光灯的彩色条纹，是光的干涉所致D ．在光的双缝干涉实验中，若仅将入射光由黄光改为绿光，则条纹间距变窄21．物理老师在课堂上做了一个演示实验：让某特制的一束复色光由空气射向一块平行平面玻璃砖（玻璃较厚），经折射分成两束单色光a 、b ，下列说法正确的是（ ）A ．a 光光子的能量小于b 光光子的能量B ．若增大入射角i ，则a 光可能先消失C ．进行双缝干涉实验，在其他条件相同的情况下，a 光条纹间距大于b 光条纹间距D ．在玻璃砖中，a 光的波长比b 光的波长短22．已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大，则两种光A ．在该玻璃中传播时，蓝光的速度较大B ．以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中，蓝光折射角较大C ．从该玻璃中射入空气发生反射时，红光临界角较大D ．用同一装置进行双缝干涉实验，蓝光的相邻条纹间距较大23．下面事实与光的干涉有关的是（ ）A ．用光导纤维传输信号B ．水面上的油膜呈现彩色C ．水中的气泡显得格外明亮D ．一束白光通过三棱镜形成彩色光带24．如图所示是迈克尔逊用转动八面镜法测光速的实验示意图，图中S 为发光点，T 是望远镜，平面镜O 与凹面镜B 构成了反射系统。