物理学几何光学习题与解答
高考物理光学知识点之几何光学经典测试题附答案解析(1)
高考物理光学知识点之几何光学经典测试题附答案解析(1)一、选择题1．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 cB ．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 c D ．n 1> n 2，光通过光缆的时间大于1n L c2．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 3．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 ．R4．如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则（ ）A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B．小球所发的光能从水面任何区域射出C．小球所发的光从水中进入空气后频率变大D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大5．如图所示的四种情景中，属于光的折射的是（）．A．B．C．D．6．如图所示，黄光和紫光以不同的角度，沿半径方向射向半圆形透明的圆心O，它们的出射光线沿OP方向，则下列说法中正确的是（）A．AO是黄光，穿过玻璃砖所需时间短B．AO是紫光，穿过玻璃砖所需时间短C．AO是黄光，穿过玻璃砖所需时间长D．AO是紫光，穿过玻璃砖所需时间长7．如图所示，一束平行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．当它们在真空中传播时，c光的波长最大B．当它们在玻璃中传播时，c光的速度最大C．若它们都从玻璃射向空气，c光发生全反射的临界角最小D．对同一双缝干涉装置，a光干涉条纹之间的距离最小8．下列说法中正确的是A．白光通过三棱镜后呈现彩色光带是光的全反射现象B．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象C．门镜可以扩大视野是利用了光的干涉现象D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉9．如图所示为用a、b两种单色光分别通过同一双缝干涉装置获得的干涉图样．现让a、b 两种光组成的复色光穿过平行玻璃砖或三棱镜时，光的传播路径与方向可能正确的是（）A．①③B．①④C．②④D．只有③10．如图所示，一束复色光由空气射向玻璃，发生折射而分为a、b两束单色光．则A．玻璃对a、b光的折射率满足n a>n bB．a、b光在玻璃中的传播速度满足v a>v bC．逐渐增大入射角，a光将先消失D．分别通过同一双缝干涉实验装置时，相邻亮条纹间距离a光大于b光11．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12．光在真空中的传播速度为c ，在水中的传播速度为v 。
高考物理光学知识点之几何光学知识点训练含答案(4)
高考物理光学知识点之几何光学知识点训练含答案(4)一、选择题1．如图所示，△ABC为一直角玻璃三棱镜的横截面，∠A＝30°，一束红光垂直AB边射入，从AC边上的D点射出，其折射角为60°。
则下列说法正确的是A．玻璃对红光的折射率为2B．红光在玻璃中的传播速度大小为8210m/sC．若使该束红光绕O点顺时针转过60°角，则光不会从AC面射出来D．若将这束红光向左水平移动一小段距离则从AC面上出来的折射角小于60°2．下列现象中属于光的衍射现象的是A．光在光导纤维中传播B．马路积水油膜上呈现彩色图样C．雨后天空彩虹的形成D．泊松亮斑的形成3．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4．如图所示，一细束平行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．当它们在真空中传播时，a光的速度最大B．当它们在玻璃中传播时，c光的速度最大C．若它们都从玻璃射向空气，c光发生全反射的临界角最大D．若它们都能使某种金属产生光电效应，c光照射出的光电子最大初动能最大5．一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6．如图所示，两束单色光a、b同时从空气中斜射入平行玻璃砖的上表面，进入玻璃砖中后形成复合光束c则下列说法中正确的是A．a光的能量较大B．在玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度C．在相同的条件下，a光更容易发生衍射D．a光从玻璃到空气的全反射临界角小于b光从玻璃到空气的全反射临界角7．如图所示，放在空气中的平行玻璃砖，表面M与N平行，一束光射到表面M上，(光束不与M平行)①如果入射角大于临界角，光在表面M即发生反射。
高考物理光学知识点之几何光学真题汇编附答案
7．D
解析：D
【解析】
试题分析：由图看出两光束的折射角 r 相同，因 BO 的入射角 i 较大，由折射定律
1 sin i ，得知 BO 的折射率较小，故 BO 是黄光，AO 是紫光；由 v c 知，黄光在玻璃
角 i 与折射角 r 依然满足 sini n ，但是折射线与入射线位于法线的同一侧（此时折射角 sinr
取负值）．现空气中有一上下表面平行的负折射率材料，一束电磁波从其上表面射入，下 表面射出．若该材料对此电磁波的折射率 n=−1，正确反映电磁波穿过该材料的传播路径的 示意图是（ ）
A．A
B．B
C．C
17．如图是一个 1 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 4
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= 5 ,若平行光束垂直入射并覆盖 OM,则光线：（ ） 2
A．只能从圆孤 NF1 射出 B．只能从圆孤 NG1 射出 C．可能从圆孤 G1H1 射出 D．可能从圆孤 H1M 射出 18．打磨某剖面如题图所示的宝石时，必须将 OP、OQ 边与轴线的夹角 切磨在 1 2 的范围内，才能使从 MN 边垂直入射的光线，在 OP 边和 OQ 边都发生全反射
5．C
解析：C 【解析】 试题分析：光束 b 的偏折角大，水对光束 b 的折射率，光束 b 的频率大，波长小，速度 小，临界角小，故选 C 考点：考查光的折射 点评：本题难度较小，熟记 7 中单色光中折射率、频率、波长、速度和临界角的大小关系
6．A
解析：A 【解析】 试题分析：当单色光由玻璃射向空气时，频率不变，但光速要变大，故根据公式 v=fλ 可 知，其波长一定变长，A 是正确的，B 是不对的，C 也是不对的；是否发生全反射还要看其 入射角是否大于临界角，如果大于临界角，则会发生全反射，如果不大于临界角，则不会 发生全反射，故 D 是不对的。 考点：光的折射。
医用物理学 几何光学习题解答
第十一章 几何光学一、内容概要【基本内容】1. 单球面折射公式r n n p n p n 1221'-=+ （1）近轴条件（2）符号规定：凡是实物、实像的距离，p 、'p 均取正值；凡是虚物、虚像的距离, p 、'p 均取负值；若是入射光线对着凸球面，则r 取正值，反之，若是入射光线对着凹球面，则r 取负值．2. 单球面折射焦距 r n n n f 1211-=r n n n f 1222-= 3．折射面的焦度 rn n Φ12-=或2211f n f n Φ== 4. 单球面折射成像的高斯公式（近轴）1'21=+p f p f 5．共轴系统成像规则 采用逐次成像法，先求出物体通过第一折射面后所成的像I 1，以I 1作为第二折射面的物，求出通过第二折射面后所成的像I 2，再以I 2作为第三折射面的物，求出通过第三折射面所成的像I 3，依次类推，直到求出最后一个折射面所成的像为止．6. 薄透镜成像（1）成像公式 )11('112100r r n n n p p --=+ （2）焦距公式 12100)]11([---=r r n n n f （3）空气中 121)]11)(1[(---=r r n f （4）高斯公式 fp p 1'11=+7. 薄透镜组合 21111f f f += 或 21ΦΦΦ+= 8. 厚透镜成像 采用三对基点作图9. 透镜的像差远轴光线通过球面折射时不能与近轴光线成像于同一位置，而产生像差，这种像差称为球面像差．物点发出的不同波长的光经透镜折射后不能成像于一点的现象，称为色像差．10. 简约眼 生理学上常常把眼睛进一步简化为一个单球面折射系统，称为简约眼.11. 能分辨的最小视角视力1= 最小视角以分为单位．例如医学视力表，最小视角分别为10分，2分，1分时，其视力分别是0.1，0.5，1.0．标准对数视力表，规定 θlg 5-=L ，式中视角θ以分为单位．例如视角θ分别为10分，2分，1分时，视力L 分别为4.0，4.7，5.0．12．近视眼和远视眼 当眼睛不调节时，平行入射的光线，经折射后会聚于视网膜的前面，而在视网膜上成模糊的像，这种眼称为近视眼，而成像在视网膜后，这样的眼称为远视眼．11. 放大镜的角放大率 fy f y a 2525//==12. 显微镜的放大率 （1）理论放大率 2'2'2525f y y y f y M ⋅=⋅= 其中y y /'为物镜的线放大率（m ），2/25f 为目镜的角放大率（a ） （2）实际放大率 21212525f f s f f s M =⋅= 式中s 为显微镜与目镜之间的距离；f 1为物镜的焦距；f 2为目镜的焦距。
高考物理光学知识点之几何光学技巧及练习题附答案解析(1)
高考物理光学知识点之几何光学技巧及练习题附答案解析(1)一、选择题1．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2．如图所示，一细束平行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．当它们在真空中传播时，a光的速度最大B．当它们在玻璃中传播时，c光的速度最大C．若它们都从玻璃射向空气，c光发生全反射的临界角最大D．若它们都能使某种金属产生光电效应，c光照射出的光电子最大初动能最大3．如图所示，两束单色光a、b同时从空气中斜射入平行玻璃砖的上表面，进入玻璃砖中后形成复合光束c则下列说法中正确的是A．a光的能量较大B．在玻璃中a光的传播速度小于b光的传播速度C．在相同的条件下，a光更容易发生衍射D．a光从玻璃到空气的全反射临界角小于b光从玻璃到空气的全反射临界角4．如图所示，一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖，O点为该玻璃砖截面的圆心，下图中能正确描述其光路的是()A． B．C． D．5．图示为一直角棱镜的横截面，。
一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。
已知棱镜材料的折射率n=，若不考试原入射光在bc面上的反射光，则有光线（）A．从ab面射出 B．从ac面射出C．从bc面射出，且与bc面斜交 D．从bc面射出，且与bc面垂直6．如图所示，为观察门外情况，居家防盗门一般都会在门上开一小圆孔.假定门的厚度为a=8cm，孔的直径为d=6cm，孔内安装一块折射率n=1.44的玻璃，厚度可]的厚度相同，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8.则A．如未装玻璃，室内的人通过小孔能看到外界的角度范围为106°B．装人玻璃后，室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围约为106°C．装人玻璃的折射率越大，室内的人通过玻鵯能看到外界的角度范围就越小D．若要将视野扩大到180°，需嵌入折射率大于或等于53的玻璃7．明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象．如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是A．若增大入射角i，则b光最先消失B．在该三棱镜中a光波速小于b光C．若a、b光通过同一双缝干涉装置，则屏上a光的条纹间距比b光宽D．若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压高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．如图所示半圆形玻璃砖，圆心为 O，半径为 R．某单色光由空气从 OB 边界的中点 A垂直射入玻璃砖，并在圆弧边界 P 点发生折射，该折射光线的反向延长线刚好过B点．则（）A．该玻璃对此单色光的折射率为1.5B．光从 A 传到 P 的时间为（c为空气中的光速）C．该玻璃对此单色光的临界角为45°D．玻璃的临界角随入射光线位置变化而变化10．如图所示，在空气中，一束单色光由两面平行的玻璃板的a表面射入，从b表面射出，则以下说法中正确的是A．出射光线不一定与入射光线平行B．随着θ角的增大，光可能在a表面发生全反射C．随着θ角的增大，光可能在b表面发生全反射（90θ<︒）D．无论如何改变θ角，光线从a表面射入，不可能在b表面发生全反射11．如图所示，放在暗室中的口径较大不透明的薄壁圆柱形浅玻璃缸充满水，缸底中心有一红色发光小球（可看作点光源），从上往下看，则观察到（）A．水面有一个亮点B．充满水面的圆形亮斑C．发光小球在水面上的像D．比小球浅的发光小球的像12．下列现象中属于光的衍射现象的是A．光在光导纤维中传播B．马路积水油膜上呈现彩色图样C．雨后天空彩虹的形成D．泊松亮斑的形成13．某种介质对空气的折射率是2，一束光从该介质射向空气，入射角是 60°，则下列光路图中正确的是（图中 I 为空气，Ⅱ为介质）（）A．B．C．D．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。
高中几何光学试题及答案
高中几何光学试题及答案一、选择题1. 光线从空气射入水中时，会发生折射，折射角与入射角的关系是：A. 折射角大于入射角B. 折射角小于入射角C. 折射角等于入射角D. 折射角与入射角无关答案：B2. 凸透镜对光线有会聚作用，下列说法正确的是：A. 凸透镜对所有光线都有会聚作用B. 凸透镜对平行光线有会聚作用C. 凸透镜对发散光线有会聚作用D. 凸透镜对平行光线和发散光线都有会聚作用答案：B二、填空题1. 光在真空中的传播速度是_______m/s。
答案：3×10^82. 当光线从玻璃射入空气时，折射角______入射角（填“大于”、“小于”或“等于”）。
答案：大于三、计算题1. 已知一凸透镜的焦距为20cm，物体距离透镜30cm，求像的性质及像的位置。
答案：物体位于透镜的一倍焦距和二倍焦距之间，成倒立、放大的实像。
像的位置在透镜的另一侧，距离透镜40cm。
2. 一束光线从空气斜射入水中，入射角为30°，求折射角。
答案：根据斯涅尔定律，n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)，其中n1为空气的折射率（约为1），n2为水的折射率（约为1.33），θ1为入射角，θ2为折射角。
代入数据得sin(θ2) = 1 * sin(30°) /1.33 ≈ 0.5，因此θ2 ≈ 30°。
四、简答题1. 请解释什么是光的反射定律。
答案：光的反射定律是指当光线从一个介质射向另一个介质的表面时，入射光线、反射光线和法线都在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线的两侧，反射角等于入射角。
2. 什么是光的折射现象？请举例说明。
答案：光的折射现象是指光线在从一个介质进入另一个介质时，传播方向发生改变的现象。
例如，当光线从空气进入水中时，由于水的折射率大于空气，光线会发生向法线方向偏折，这就是折射现象。
高二物理几何光学试题答案及解析
高二物理几何光学试题答案及解析1.一束复色光由空气射到一块平行玻璃砖上，经两次折射后分成两束单色光a、b。
已知a光在玻璃中的传播速度比b光大，则右图中哪个光路图是正确的（）【答案】B【解析】由n=c/v可知a光的折射率较小，由折射定律可知光路图B对；2.（8分）如图所示为玻璃制成的圆柱体，它的折射率为，一细光线垂直圆柱体的轴线以i1=60°的入射角射入圆柱体。
（1）作出光线穿过圆柱体并射出圆柱体的光路图。
（2）求出该光线从圆柱体中射出时，出射光线偏离原入射光线方向的角度。
【答案】（1）（2）60°【解析】（1）光线穿过并射出圆柱体的光路图如图所示（2分）（2）由折射定律得sinγ1= = （1分）所以γ1=30°（1分）据几何关系有γ1=γ2=30°，γ3= i1-γ1=30°（1分）在光线的出射处有 sini2=nsinγ2= （1分）所以 i2=60°（1分）据几何关系有γ4=i2-γ2=30°则α=γ3+γ4=60°，即出射光线偏离原方向60°（1分）本题考查光的折射定律，先画出光路图，根据几何关系得到入射角和折射角数值，根据折射定律求解出射角，再根据几何关系求解3.人在河边看到岸上的树在水中的倒影及河中的鱼，则A．看到的树是折射成的像B．看到的鱼是折射成的像C．鱼是虚像，树是实像D．鱼是实像，树是虚像【答案】B【解析】看到的树是镜面反射的结果，水中的鱼是折射现象产生的像，Ｂ对；4.如图所示，某种折射率较大的透光物质制成直角三棱镜ABC，在垂直于AC面的直线MN上插两枚大头针P1、P2，在AB面的左侧通过棱镜观察大头针P1、P2的像，调整视线方向，直到P1的像被P2的像挡住，再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4，使P3挡住P1、P2的像，P4挡住P3和P1、P2的像，记下P3、P4和三棱镜的位置，移去大头针和三棱镜，过P3、P4作直线与AB面交于D，量出该直线与AB面的夹角为370，则透光物质的折射率n = .【答案】1.6【解析】画出光路图可知5.(15分) 如图所示，一单色光束a，以入射角i=60°从平行玻璃砖上表面O点入射．已知平行玻璃砖厚度为d =10cm，玻璃对该单色光的折射率为n =。
几何光学笔试题及答案高中
几何光学笔试题及答案高中一、选择题1. 光的直线传播规律适用于哪些情况？A. 真空中B. 均匀介质中C. 真空和均匀介质中D. 非均匀介质中答案：C2. 镜面反射和漫反射的主要区别是什么？A. 镜面反射是光滑表面反射，漫反射是粗糙表面反射B. 镜面反射是粗糙表面反射，漫反射是光滑表面反射C. 镜面反射和漫反射都是光滑表面反射D. 镜面反射和漫反射都是粗糙表面反射答案：A3. 折射率n的定义是什么？A. n = sinθ1/sinθ2B. n = sinθ2/sinθ1C. n = c/vD. n = v/c答案：D二、填空题1. 光的折射定律是_________，其中θ1是入射角，θ2是折射角。
答案：sinθ1/sinθ2 = n2. 光线通过凸透镜的焦点后，将_________。
答案：平行于主光轴传播3. 光线通过凹透镜后，将_________。
答案：发散三、简答题1. 请简述光的干涉现象及其条件。
答案：光的干涉现象是指两束或多束相干光波在空间相遇时，由于光波的叠加而产生明暗相间的干涉条纹的现象。
产生干涉的条件包括：光源的相干性、频率相同、相位差恒定。
2. 什么是全反射现象？请举例说明。
答案：全反射现象是指当光线从光密介质射向光疏介质，且入射角大于临界角时，光线将完全反射回光密介质，不会产生折射。
例如，当光线从水射向空气时，如果入射角足够大，就会发生全反射，形成水面上的“彩虹”。
四、计算题1. 已知一束光线从空气射入水中，折射率为1.33。
求光线在水中的传播速度。
答案：根据折射率的定义，n = c/v，其中c是光在真空中的速度，约为3×10^8 m/s。
将已知的折射率代入公式，v = c/n = 3×10^8m/s / 1.33 ≈ 2.25×10^8 m/s。
2. 已知一束光线通过一个焦距为20cm的凸透镜，求焦点到透镜的距离。
答案：凸透镜的焦点到透镜的距离即为焦距，所以焦点到透镜的距离为20cm。
高中物理经典：几何光学-经典例题精选全文完整版
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51几何光学
授课内容：
例题１、求视深。
设水下h处有一物体，从它的正上方水面观察，看到的物体的像在什么位置？设水的折射率为n。
例题2、如图一个储油桶的底面直径与高均为d，当桶内没有油时，从某点A恰能看到桶底边缘的某点B。
当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点C，CB两点距离d/4。
求油的折射率和光在油中传播的速度。
Ａ
d
Ｂ
例题3、假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与存在大气层的情况相比（）
A、将提前
B、将延后
C、不变
D、在某些地区将提前，在另一些地区将延后。
例题4、如图所示，两块同样的的玻璃直角三棱镜ABC，两者的AC面是平行放置的，在它们之间是均匀的未知透明介质。
一单色细光束O垂直于AB面入射，在图示的出射光线中
A．1、2、3（彼此平行）中的任一条都有可能
B．4、5、6（彼此平行）中的任一条都有可能
C．7、8、9（彼此平行）中的任一条都有可能
D．只能是4、6中的某一条
例题5、例题5. 光线由介质A进入介质B，入射角小于折射角，由此可知（）
A、介质A是光密介质
B、光在介质A中的速度大些
C、介质A的折射率比介质B的小
D、光从介质A进入介质B不可能发生全反射
例题6. 如图所示，一立方体玻璃砖，放在空气中，平行光束从立方体的顶面斜射入玻璃砖，然后投射到它的一个侧面，若全反射临界角为42°，问：
（1）这光线能否从侧面射出?
（2）若光线能从侧面射出，
玻璃砖折射率应该满足何条件?
i r。
高考物理光学知识点之几何光学知识点训练附答案
高考物理光学知识点之几何光学知识点训练附答案一、选择题1．如图所示，有一束平行于等边三棱镜截面ABC的单色光从空气射向E点，并偏折到F 点，已知入射方向与边A B的夹角30θ=︒，E、F分别为边AB、BC的中点，则A．从F点出射的光束与入射到E点的光束平行B．该棱镜的折射率为3C．光在F点发生全反射D．光从空气进入棱镜，光速变大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．sin50 sin55︒︒B．sin55 sin50︒︒C．sin40 sin35︒︒D．sin35 sin40︒︒3．如图所示，一细束平行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．当它们在真空中传播时，a光的速度最大B．当它们在玻璃中传播时，c光的速度最大C．若它们都从玻璃射向空气，c光发生全反射的临界角最大D．若它们都能使某种金属产生光电效应，c光照射出的光电子最大初动能最大4．如图所示，口径较大、充满水的薄壁圆柱形浅玻璃缸底有一发光小球，则（）A．小球必须位于缸底中心才能从侧面看到小球B．小球所发的光能从水面任何区域射出C．小球所发的光从水中进入空气后频率变大D．小球所发的光从水中进入空气后传播速度变大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．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°8．如图所示，黄光和紫光以不同的角度，沿半径方向射向半圆形透明的圆心O，它们的出射光线沿OP方向，则下列说法中正确的是（）A．AO是黄光，穿过玻璃砖所需时间短B．AO是紫光，穿过玻璃砖所需时间短C．AO是黄光，穿过玻璃砖所需时间长D．AO是紫光，穿过玻璃砖所需时间长9．如图所示，为观察门外情况，居家防盗门一般都会在门上开一小圆孔.假定门的厚度为a=8cm，孔的直径为d=6cm，孔内安装一块折射率n=1.44的玻璃，厚度可]的厚度相同，已知sin37°=0.6，cos37°=0.8.则A．如未装玻璃，室内的人通过小孔能看到外界的角度范围为106°B．装人玻璃后，室内的人通过玻璃能看到外界的角度范围约为106°C．装人玻璃的折射率越大，室内的人通过玻鵯能看到外界的角度范围就越小D．若要将视野扩大到180°，需嵌入折射率大于或等于53的玻璃10．明代学者方以智在《阳燧倒影》中记载：“凡宝石面凸，则光成一条，有数棱则必有一面五色”，表明白光通过多棱晶体折射会发生色散现象．如图所示，一束复色光通过三棱镜后分解成两束单色光a、b，下列说法正确的是A．若增大入射角i，则b光最先消失B．在该三棱镜中a光波速小于b光C．若a、b光通过同一双缝干涉装置，则屏上a光的条纹间距比b光宽D．若a、b光分别照射同一光电管都能发生光电效应，则a光的遏止电压高11．下列说法中正确的是A．白光通过三棱镜后呈现彩色光带是光的全反射现象B．照相机镜头表面涂上增透膜，以增强透射光的强度，是利用了光的衍射现象C．门镜可以扩大视野是利用了光的干涉现象D．用标准平面检查光学平面的平整程度是利用了光的干涉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．如图所示，把由同种玻璃制成的厚度为d的立方体A和半径为d的半球体B分别放在报纸上，且让半球的凸面向上．从正上方(对B来说是最高点)竖直向下分别观察A、B中心处报纸上的文字，下面的观察记录正确的是①看到A中的字比B中的字高②看到B中的字比A中的字高③看到A、B中的字一样高④看到B中的字和没有放玻璃半球时一样高A．①④ B．只有① C．只有② D．③④14．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。
医用物理学-几何光学习题解答
2)利用通过节点的光线平行射出，定出H2和N2
3）利用平行光线出射后通过焦点，定出F2
11-14 一近视眼患者的远点在眼前2m处，今欲使其能看物，问至少应配戴什么样的眼睛？
11-4 显微镜的放大倍数越大，是否其分辨本领越高？
答：不是，因为分辨本领的大小只决定于物镜，与目镜无关。
11-5 电子显微镜与普通光学显微镜的主要区别？
答：电子显微镜用波长很短的电子射线代替可见光制作成的普通显微镜。
11-6 一直径为20cm，折射率为1.53的球有两个气泡，看上去一个恰好在球心，另一个从最近的方向看去，好象在球面表面和中心的中间，求两气泡的实际位置？
4.激光扫描共聚焦显微镜是在荧光显微镜成像的基础上加装了激光扫描装置。使用紫外光或激光激发荧光探针，可以得到细胞或组织部微细结构的荧光图像，从而可以观察细胞的形态变化或生理功能的改变，能产生真正具有三维清晰度的图像，同时可在亚细胞水平上观察诸如Ca2+、pH值和膜电位等生理信号及细胞形态的实时动态变化。激光扫描共聚焦显微镜成为形态学、分子细胞生物学、神经科学、药理学和遗传学等领域中新的有力研究工具，在基因芯片，克隆技术中都有较好的应用．
根据透镜成像： 得 （2）
解得 cm，说明物体通过凸透镜成像在凹透镜后20cm处，由此可得
=5cm+20cm=25cm，代入（1）式，有
解得：p1=37.5cm
11-13 如图11-2所示，已知物、像和厚透镜的第一主焦点F1的位置，厚透镜的两侧为同一媒质。适用做图的方法找出厚透镜的第二主焦点F2，一对主点H1，H2和一对节点N1，N2。
高中物理几何光学练习题(含解析)
高中物理几何光学练习题学校:___________姓名：___________班级：_____________一、单选题1．下列说法正确的是（）A．光纤通信是光的色散的应用P原子核经过一个半衰期后，一定剩下4个没有衰变的原子核B．8个3015C．原子核的比结合能越大，原子核就越稳定D．光的干涉、衍射现象证实了光具有波动性，偏振现象证实光是纵波2．如图甲所示，每年夏季我国多地会出现日晕现象，日晕是太阳光通过卷层云时，发生折射或反射形成的。
一束太阳光射到截面为六角形的冰晶上发生折射，其光路图如图乙所示，a、b为其折射出的光线中两种单色光，下列说法正确的是（）A．在冰晶中，b光的传播速度较大B．从同种玻璃中射入空气发生全反射时，a光的临界角较大C．通过同一装置发生双缝干涉，a光的相邻条纹间距较小D．用同一装置做单缝衍射实验，b光的中央亮条纹更宽3．如图所示，一细束白光经过玻璃三棱镜折射后分为各种单色光，取其中a、b、c三种色光，下列说法正确的是（）A．a、b、c三色光在玻璃三棱镜中的传播速度依次越来越大B．若b光照射某金属可发生光电效应，则c光照射该金属也一定能发生光电效应C．若分别让a、b、c三色光经过一双缝装置，则a光形成的干涉条纹的间距最大D．若让a、b、c三色光以同一入射角，从同一介质射入空气中，b光恰能发生全反射，则c光也一定能发生全反射4．关于下列现象说法正确的是（）A．晨光照射下的露珠显得特别“明亮”是由于光的折射B．火车进站鸣笛时，车站中的乘客听到的频率小于火车鸣笛发出的频率C．电视台发射信号要使用频率较高的电磁波是因为高频电磁波在真空中传播速度更快D．光纤通信及医用纤维式内窥镜都利用了光的全反射原理5．如图所示，光束沿AO方向从空气射向某种介质，折射光线沿OB方向。
下列说法正确的是（）A．这束光从空气进入介质后速度会增大B．这束光从空气进入介质后频率会减小C．这束光从空气进入介质后波长会减小D．若这束光沿BO方向从介质射向空气，可能会发生全反射现象6．物理来源于生活又服务于生活，下列生活和科技现象中涉及到不同的物理知识，其中说法正确的是（）A．当急救车从我们身边疾驰而过，我们听到的急救车鸣笛的音调会先高变低B．刮胡须的刀片的影子边缘模糊不清是光的干涉现象造成的C．篮球运动员伸出双手迎接传来的篮球，然后两手随球迅速收缩至胸前，这样做可以减小篮球对手的冲量D．在水中的潜水员斜向上看岸边物体时，根据光的折射定律得出，看到的物体的像将比物体所处的实际位置低7．如图所示，某透明液体深1 m，一束与水平面成30°角的光线从空气射向该液体，进入该液体的光线与水平面的夹角为45°。
大学物理答案几何光学习题答案.
一. 选择题
1.光从玻璃进入金刚石的相对折射率是1.60，玻璃的 绝对折射率是1.50，这金刚石的绝对折射率为： ()
A. 1.55 C. 2.40
B. 1.70 D. 3.10
2. 光线从折射率为1.4的稠密液体射向该液体 和空气的分界线，入射角的正弦为0.8，则有 ()
A. 出射线的这涉及的正弦小于0.8 B. 出射线的这涉及的正弦大于0.8
（）
A. 一个放大的实像 B. 一个缩小的实像
C. 无像或成像于无穷远 D. 一个放大的虚像
E. 一个缩小的虚像
二、填空题
1 圆柱形均匀透明体的底面下平放一小硬 币，二者有小间隙，且硬币厚度不计，设 周围是空气，若通过透明体侧壁看不到硬
币，则透明体折射率n的范围为 n 2 。
2 一个半导体砷化镓发光二极管，它的发光 区为直径d=3mm的圆盘，发光面上覆盖一 折射率n=3.4的半球形介质，要使用权发光 盘区域内的全部光线在球面上都不发生全反
r1 R
得
1.33 l1'
1 3R
1.33 R
1
则： l1'
第二次成像：
根据
n' l2'
n l2
n' n r2
且 l2 n 1.33 n' 1 r2 R
得
1 l2'
1.33
1 1.33 R
则：l2'
3R
成像在后表面 后3R处。
6. 自一透镜射出的光向M点会聚（如图所示），在M点
A. 3 B. 4 C. 6 D. 12
5. 一透镜组由两个共轴的薄透镜组成，一凸一凹，它 们的焦距都是20cm，中心相距10cm，现在凸透镜 外，离凸透镜30cm处，放一物体，这物体以透镜 组成的像是（ ）
几何光学练习题及答案
几何光学练习题及答案教学内容：1.球面折射：单球面折射；共轴球面折射系统。
2.透镜：薄透镜及薄透镜组合成像；透镜的像差和纠正方法。
3.眼睛：人眼的光学结构。
眼的调节、人眼的分辨本领及视力；4.光学仪器：放大镜；光学显微镜的放大率、分辨本领和数值孔径。
一、填空题1．把焦距为2．0×10－１m的凸透镜和焦距为4．0×10－１m的凹透镜紧密粘合，它们的焦度为；一个会聚透镜的焦距为10 cm，物距为30 cm，则像距为。
2．不易引起眼睛过度疲劳的最适宜距离约为 ,这个距离称为视力正常人的。
3．正常视力的人，其远点在，近点距离约为 10～12cm,远视眼是近点变远，近视眼。
4．从物体上两点发出的光线对人眼所张的角称为视角。
眼睛能分辩的称为眼的分辨本领．5．当观察国际标准视力表所张视角为10’时，国际标准视力为，标准对数视力为。
6．近视眼的矫正方法是配戴一副适当焦度的，远视眼矫正需配戴一副适当焦度的。
7．用放大镜观察物体时，物体置于处，眼睛所看到的像虚实、正倒、大小如何？。
8．显微镜的放大率等于与的乘积。
9．显微镜物镜所能分辨出的两点之间的最短距离为，称为显微镜物镜的数值孔径。
10．提高显微镜分辨本领的方法有和。
二、选择题1．单球面折射成像公式适用条件是( )。
A．平行光入射 B．近轴光线入射 C．n2>nlD．nl>n22．如图所示，物体在A点，对左球面而言，物距u１、像距v１>2r和曲率半径r１的正、负为( )。
A．u１、v１、r１均为负B．u１、r１为正，v１为负Ｃ．r１为正，u１、v１为负Ｄ．u１、v１、r１均为正3．同3题一样，对右球面而言，物距u２、像距v２和曲率半径r２的正、负为( )。
A．u２、v２、r２均为正 B．u２、r２为负，v２为正Ｃ．U２、v２、r２均为负Ｄ．U２为负，r２、v２为正4．单球面、薄透镜的物方焦距是像距为无限时的（）。
A．物距，只能与物同侧 B．物距，只能与物异侧C．物距，可与物同侧或异侧 D．以上均不对5、一曲率半径为50cm、折射率为1.5的薄平凸透镜使一物形成大小为物体2倍的蚀像，则该物的位置应在镜前（）。
大学物理答案几何光学习题答案.
r1 R
得
1.33 l1'
1 3R
1.33 R
1
则： l1'
第二次成像：
根据
n' l2'
n l2
n' n r2
且 l2 n 1.33 n' 1 r2 R
得
1 l2'
1.33
1 1.33 R
则：l2'
3R
成像在后表面 后3R处。
6. 自一透镜射出的光向M点会聚（如图所示），在M点
射，则介质球的半径至少应为 nd/2 。
3. 声波在空气中的速度为330ms-1,而在水中为 1320ms-1，则当声波入射到空气和水的分 界面上，其临界角
为 sin(i)=0.25 对声波而
言折射率较高的介质是
空气 。
4．一束波长为λ的平行光 S自空气垂直射到厚度为e的玻璃板aa’面上A点 处如 图所示，已知玻璃的折射率为n，入射光到达A点后 分为透射光和反 射光两束，这两束光分别传播到M 点和N点时，光程保持相同，已知AM长度为h米，
C. 光线将内反射
D. 光线将全部吸收
3. 光束由介质II射向介质I，在界面上发生全反射， 则光在介质I, II中的传播速度V1和V2的大小为:( )
A. V1＞V2 B. V2＞V1 C. V1=V2 D. 无法判定V1，V2的大小
4. 焦距为4cm薄凸透镜用作放大镜，若物置于透镜 前3cm处，则其横向放大率( )
的左方放一厚度为t的平行平面玻璃，折射率为1.50，
玻璃垂直于水平轴，则光线会聚于M’点，即M点沿水
平轴移至M’点，已知玻璃左边一面距M点为6cm，MM’
为1/8
cm，求玻璃的厚度。 据
几何光学习题及解答.doc
几何光学习题及解答1．证明反射定律符合费马原理。
证明：费马原理是光沿着光程为最小值、最大值或恒定值的路径传播。
⎰=BAnds 或恒值max .min ，在介质n 与'n 的界面上，入射光A 遵守反射定律11i i '=,经O 点到达B 点，如果能证明从A 点到B 点的所有光程中AOB 是最小光程，则说明反射定律符合费马原理。
设C 点为介质分界面上除O 点以外的其他任意一点，连接ACB 并说明光程∆ ACB>光程∆AOB由于∆ACB 与∆AOB 在同一种介质里，所以比较两个光程的大小，实际上就是比较两个路程ACB 与AOB 的大小。
从B 点到分界面的垂线，垂足为o '，并延长O B '至 B ′，使B O B O '=''，连接 B O '，根据几何关系知B O OB '=，再结合11i i '=，又可证明∠180='B AO °，说明B AO '三点在一直线上，B AO ' 与AC 和B C '组成ΔB AC '，其中B C AC B AO '+〈'。
又∵CB B C AOB OB AO B O AO B AO ='=+='+=',ACB CB AC AOB =+〈∴即符合反射定律的光程AOB 是从A 点到B 点的所有光程中的极小值，说明反射定律符合费马原理。
2、根据费马原理可以导出在近轴光线条件下，从物点发出并会聚到像点的所有光线的光程都相等.由此导出薄透镜的物象公式。
证明：由QB A ～FBA 得：OF\AQ=BO\BQ=f\s 同理，得OA\BA=f '\s ',BO\BA=f\s由费马定理：NQA+NQ A '=NQQ '结合以上各式得：(OA+OB)\BA=1得证3．眼睛E 和物体PQ 之间有一块折射率为1.5的玻璃平板(见题3.3图),平板的厚度d 为30cm.求物PQ 的像 与物体PQ 之间的距离 为多少?解：.由题意知光线经两次折射后发生的轴向位移为：cmn d p p 10)321(30)11(=-=-='，即像与物的距离为cm 103．眼睛E 和物体PQ 之间有一块折射率为1.5的玻璃平板(见题3.3图),平板的厚度d 为30cm.求物PQ 的像 与物体PQ 之间的距离 为多少? 解：.由题意知光线经两次折射后发生的轴向位移为：cmn d p p 10)321(30)11(=-=-='，即像与物的距离为cm 10En=1题3.3图4．玻璃棱镜的折射棱角A 为60度,对某一波长的光其折射率为1.6.计算(1)最小偏向角;(2)此时的入射角;(3)能使光线从A 角两侧透过棱镜的最小入射角.解：由最小偏向角定义得 n=sin2A0+θ/sin 2A,得θ0=46゜１６′由几何关系知，此时的入射角为:i=2A0+θ=５３゜８′当在C 处正好发生全反射时：i 2’= sin-16.11 =38゜41′,i 2=A- i 2’=21゜19′∴i 1= sin -1(1.6sin 21゜19′)= 35゜34′ ∴ｉmin ＝３５゜３4′５．图示一种恒偏向棱角镜,它相当于一个30度-60-90度棱镜与一个45度-45度度棱镜按图示方式组合在一起.白光沿i 方向入射，我们旋转这个棱镜来改变1θ，从而使任意一种波长的光可以依次循着图示的路径传播，出射光线为r.求证：如果2sin 1n=θ则12θθ=，且光束i 与 r 垂直（这就是恒偏向棱镜名字的由来）． 解： i nsin sin 11=θ若θ1sin = 2n , 则 sini 1 = 21, i 1=30。
几何光学习题及答案
几何光学习题及答案几何光学是研究光在不同介质中的传播规律和成像特性的学科。
以下是一些几何光学的习题及答案，供学习者参考。
# 习题1：光线的折射一束光线从空气斜射入水中，入射角为30°，求折射角。
答案：根据斯涅尔定律，\( n_1 \sin(\theta_1) = n_2 \sin(\theta_2) \)，其中\( n_1 \)和\( n_2 \)分别是空气和水的折射率，\( \theta_1 \)和\( \theta_2 \)分别是入射角和折射角。
空气的折射率为1，水的折射率约为1.33。
将已知数值代入公式，得到：\[ 1 \times \sin(30°) = 1.33 \times \sin(\theta_2) \]\[ \sin(\theta_2) = \frac{1}{1.33} \times \sin(30°) \]\[ \theta_2 = \arcsin\left(\frac{1}{1.33} \times\frac{1}{2}\right) \]\[ \theta_2 \approx 22.09° \]# 习题2：凸透镜的焦距已知凸透镜的焦距为20cm，物体距离透镜30cm，求像的性质。
答案：根据透镜公式\( \frac{1}{f} = \frac{1}{d_o} + \frac{1}{d_i} \)，其中\( f \)是焦距，\( d_o \)是物距，\( d_i \)是像距。
已知\( f = 20cm \) 和 \( d_o = 30cm \)，代入公式得到：\[ \frac{1}{20} = \frac{1}{30} + \frac{1}{d_i} \]\[ \frac{1}{d_i} = \frac{1}{20} - \frac{1}{30} \]\[ d_i = \frac{30}{20 - 30} = -45cm \]由于像距是负值，表示像在透镜的同侧，且是实像。
高考物理光学知识点之几何光学技巧及练习题附答案解析
高考物理光学知识点之几何光学技巧及练习题附答案解析一、选择题1．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2．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62 nC．光在玻璃中的传播速度为2×108 m/sD．CD边不会有光线射出3．图示为一直角棱镜的横截面，。
一平行细光束从O点沿垂直于bc面的方向射入棱镜。
已知棱镜材料的折射率n=，若不考试原入射光在bc面上的反射光，则有光线（）A．从ab面射出 B．从ac面射出C．从bc面射出，且与bc面斜交 D．从bc面射出，且与bc面垂直4．一束单色光由玻璃斜射向空气，下列说法正确的是A．波长一定变长 B．频率一定变小C．传播速度一定变小 D．一定发生全反射现象5．如图所示，一束平行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．当它们在真空中传播时，c光的波长最大B．当它们在玻璃中传播时，c光的速度最大C．若它们都从玻璃射向空气，c光发生全反射的临界角最小D．对同一双缝干涉装置，a光干涉条纹之间的距离最小6．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7．ABCDE为单反照相机取景器中五棱镜的一个截面示意图，AB⊥BC，由a、b两种单色光组成的细光束从空气垂直于AB射入棱镜，经两次反射后光线垂直于BC射出，且在CD、AE边只有a光射出，光路图如图所示，则a、b两束光()A．在真空中，a光的传播速度比b光的大B．在棱镜内，a光的传播速度比b光的小C．以相同的入射角从空气斜射入水中，b光的折射角较小D．分别通过同一双缝干涉装置，a光的相邻亮条纹间距小8．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9．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 10．下列说法正确的是________．A ．物体做受迫振动时，振幅与物体本身无关B ．光纤通信是激光和光导纤维相结合实现的C ．火车以接近光速通过站台时车上乘客观察到站台上的旅客变矮D ．全息照相技术是光的衍射原理的具体应用11．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。
高三物理几何光学试题答案及解析
高三物理几何光学试题答案及解析1. Morpho蝴蝶的翅膀在阳光的照射下呈现出闪亮耀眼的蓝色光芒，这是因为光照射到翅膀的鳞片上发生了干涉。
电子显微镜下鳞片结构的示意图见题1 图。
一束光以入射角i从a点入射，经过折射和反射后从b点出射。
设鳞片的折射率为n，厚度为d，两片之间空气层厚度为h。
取光在空气中的速度为c，求光从a到b所需的时间t。
【答案】【解析】设光在鳞片中的折射角为γ，根据折射定律有：sini＝nsinγ根据折射率定义式可知，光在鳞片中传播的速度为v＝由图中几何关系可知，光从a到b的过程中，在鳞片中通过的路程为：s＝1＝在空气中通过的路程为：s2所以光从a到b所需的时间为：t＝＋联立以上各式解得：t＝【考点】本题主要考查了折射定律的应用问题，属于中档偏低题。
2.(8分)如图5所示是一个透明圆柱的横截面，其半径为R，折射率是，AB是一条直径．今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体．若一条入射光线经折射后恰经过B点，则这条入射光线到AB的距离是多少？【答案】R【解析】设光线P经折射后经过B点，光路如图所示．根据折射定律n＝＝在△OBC中，＝可得β＝30°，α＝60°，所以CD＝Rsinα＝R.3.一束单色光由左侧射入盛有清水的薄壁圆柱形玻璃杯，图13－1－10所示为过轴线的截面图，调整入射角α，使光线恰好在水和空气的界面上发生全反射．已知水的折射率为，求sinα的值．【答案】【解析】当光线在水面发生全反射时，有sinC＝①当光线从左侧射入时，由折射定律有＝n ②联立①②式，代入数据可得sinα＝.4.如图13－1－11所示，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6.0 cm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8.0 cm，刚好可以看到其顶端．求此液体的折射率n.【答案】1.25【解析】如图所示，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O的那条光线的入射角最小．若线光源底端在A点时，通过望远镜刚好可以看到此线光源底端，设过O点液面的法线为OO1，则∠AOO1＝α①其中α为此液体到空气的全反射临界角，由折射定律有：sinα＝②同理，若线光源顶端在B1点时，通过望远镜刚好可以看到此线光源顶端，则∠B1OO1＝α.设此时线光源底端位于B点．由图中几何关系可得sinα＝③联立②③式得n＝④由题给条件可知：AB＝8.0 cm，BB1＝6.0 cm代入④式得n＝1.25.5. (2011年安徽合肥模拟)如图所示，P、Q是两种透明材料制成的两块相同的直角梯形棱镜，叠合在一起组成一个长方体，一单色光从P的上表面射入，折射光线正好垂直通过两棱镜的界面，已知材料的折射率nP ＜nQ，射到P上表面的光线与P上表面的夹角为θ，下列判断正确的是()A．光线一定从Q的下表面射出B．光线若从Q的下表面射出，出射光线与下表面的夹角一定等于θC．光线若从Q的下表面射出，出射光线与下表面的夹角一定大于θD．光线若从Q的下表面射出，出射光线与下表面的夹角一定小于θ【答案】D【解析】由于没有确定几何尺寸，所以光线可能射向Q的右侧面，也可能射向Q的下表面，A错误；当光线射向Q的下表面时，它的入射角与在P中的折射角相等，由于nP ＜nQ，进入空气中的折射角大于进入P上表面的入射角，那么出射光线与下表面的夹角一定小于θ，B、C错误，D 正确。
光学习题课1
几何光学习题课1基本知识在经典物理的范畴内，光是电磁播，其传播规律由麦克斯韦方程组来描述，但由于光的波长很短，在研究的问题中涉及到的尺度远大于光波波长时，光的波动性可以忽略，用光线来取代波线，由此建立起来的光传播理论就是所谓的几何光学。
几何光学在方法上是几何的，在物理上不涉及光的本质。
1. 折射率 几何光学的三个定律 全反射 折射率的定义：vc n =，c 是光在真空中的速度，v 是光在该种媒质中的传播速度；相对折射率的定义：1212n n n =。
光的直线传播定律：在均匀媒质中光沿直线传播。
光的反射和折射定律：（1）反射线和折射线都在入射面内，并分居在法线的两侧；（2）反射角等于入射角；（3）折射角与入射角的正弦比与入射角无关，是一个与媒质和光的波长有关的常数（相对折射率）。
（斯涅耳定律）全反射：当光线从光密媒质（2n ）射向光疏媒质（21n n <）时，当入射角等于或大于某一角度时（临界角121/sin n n i C -=），折射光线消失，光线全部反射的现象。
2.棱镜与色散 偏向角：'11i i +=δ，1i ：入射角，'1i ：出射角；最小偏向角产生的充要条件：'11i i =或'22i i =作用：用来测透明介质的折射率：)2sin(/)2sin(minαδα+=n 。
色散产生的原因：介质的折射率n 是光束波长的函数，)(λn n =棱镜可以用做光谱仪，进行光谱分离。
3.光程 费马原理 光程：⎰=PQndlQP)(，光程可以理解为在相同的时间内光线在真空中传播的距离。
注意，光程是一个非常重要的一个概念，在后面的课程中研究光的干涉、衍射、位相延迟时要经常用到。
费马原理：QP 两点间光线的实际路径是光程)(QP为平稳的路径。
数学表达式为：0=⎰PQndl δ注意：费马原理的实质是揭示光线在媒质中沿什么路径传播。
4.光的可逆性原理当光线的方向反转时，光线将沿着同一路径传播。
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由透镜成像公式
1 1 1 ' ' p f p 1 1 1 ' 60 f
'
可得
解得镜片焦距 f 60cm ，其光焦度为
1 1 1.67 D ' 0.60m f
应配眼镜读数为 1.67 100 167 度．
14-11.一双凸薄透镜的两表面半径均为 50mm，透镜材料折射率 n=1.5，求该透镜位于空 气中的焦距为多少？ 解 位于空气中时， 1 1 1 (n 1)( ) f r1 r2
14-8.一竖立玻璃板的折射率为 1.5，厚度为 10cm，观察者在玻璃板后 10cm 处，沿板的 法线方向观察置于同一法线上 10cm 处的一个小物体时，它距离观察者有多远？ 解：利用逐步成 p, p1 10cm, n1 ' 1.50, n1 1, p '1 15cm. 根据 n p 2 (10 15) 25cm, n2 ' 1, n2 1.50. p ' 2 16.67cm p'
垂轴放大率: 1
n1 p1' 1 30 1 n1 ' p1 1.5 (20)
(2)再经第二个球面折射成像 由
p 2 p1 'd 30 50 20cm 1 1.5 1 1.5 p 2 ' 20 10
有
p 2 ' 40cm
垂轴放大率: 2
, n1' n 1.5 , n1 1 , p
1.5 1 1.5 1 p1 ' 4
, p1' 12cm
87
光学习题 对玻璃球前表面所成的像，对后表面而言是物，所以
p 2 p '1 2r2 12 8 4cm f '2 1 1 r2 (4) 8cm 1 n 1 1.5
1 1.5 1 1.5 p2 ' 4 4
' , p2 2cm
像在球的右侧，离球的右边 2cm 处． 14-4.如图所示的一凹球面镜，曲率半径为 40cm，一小物体放在离镜面顶点 10cm 处． 试作图表示像的位置、虚实和正倒，并计算出像的位置和垂轴放大率． 解：像的位置如图所示，为正立、放大的虚像．
据题意球面的焦距 f ' 2r
由
Φ
n n n r f n r 2r n n
有
f
以 n 1 代入，得 n 2.0 透明体的折射为 n 2.0 ． 14-3.远处物点发出的平行光束，投射到一个空气中的实心玻璃球上．设玻璃的折射率 为 n 1.50 ，球的半径为 r 4cm ．求像的位置． 解：利用逐步成像法，对玻璃球的前后两个球面逐一成像，即可求得最后像的位置． 用 高斯成像公式时，应注意两个球面的顶点位置是不同的． r1 r 4cm , r2 r 4cm ．
n 1.5 r1 4 12cm n 1 1.5 1 1 12 f 1 f '1 8cm n 1.5 f '1 f '1 f 1 1, p1 , p '1 f '1 12cm p '1 p1
或用
n1 ' n1 n1 ' n1 p1 ' p1 r1
r , r 2f ． 2
F＇
14-6.高为 h0 的物体，在焦距 f ' 0 的薄透镜左侧，置于
0 p f 的位置。试用作图法表示像的位置，实、虚，放
大还是缩小，正立还是倒立．并用文字指明． 解：成像光线如题 14-6 解图所示，所成之像是：放大、 正立的虚像．
hi
.F
h0
-P - p' ＇ 题 14-6 解图
88
光学习题 14-7．高为 h0 的物体，在焦距 f ' 0 的薄透镜左侧， 放 置在 p f 的位置，试用作图法表示像的位置，实、虚， 放大还是缩小，正立还是倒立。并用文字指明． 解：成像光线如题 14-7 解图所示．所成之像是：缩小、 正立的虚像．
h0
.F '
hi
F
P
P'
题 14-7 解图
光学习题
第十四章 几何光学习题与解答
14-1.如图所示， 一束平行光线以入射角 射入折射率为 n ， 置于空气中的透明圆柱棒的 端面．试求光线在圆柱棒内发生全反射时，折射率 n 应满足的条件． 解：设光线在圆柱棒端面的折射角为 ，在内侧面的入射角为 ' ，
'
n
根据折射定律，有 sin n sin n cos '
M 40 20 800
14-13.将开普勒型天文望远镜倒过来可作激光扩束装置，设有一个这种类型望远镜，其 物镜焦距为 30cm，目镜焦距为 1.5cm，则它能使激光的直径扩大多少倍？ 解： M
f 1' 30 20 f 2' 1.5
14-14．一玻璃棒(n=1.5)，长 50cm，两端面为半球面，半径分别为 5cm 和 10cm，一小 物高 0.1 厘米，垂直位于左端球面顶点之前 20 厘米处的轴线上．
距观察者
L 10 16.67 26.67cm
14-9.某人对 2.5m 以外的物看不清楚，需要配多少度的眼镜？ 解：是近视眼，应配发散透镜，使无穷远处之物成像于 2.5m 处，发散透镜的焦距为
f ' 2.5m
光焦度数
1 0.4 屈光度＝－40 度 f'
14-10．为下列情况选择选择光焦度合适的眼镜． （1）一位远视者的近点为 80.0cm; (2 ) 一位近视者的远点为 60.0cm.． 解： （1） 远视者应配凸透镜眼镜， 配上眼镜后， 相当于物体在明视距离处 （ p 25cm ） ， 而所成虚像在近点处（ p 80cm ） ．
n 2 ' p 2 ' 1.5 (40) 3 n2 ' p 2 1 (20)
整个玻璃棒的垂轴放大率
1 2 3
91
(1.5 1)(
即
1 1 1 ) 50 50 50 f f 50(mm)
14-12.一台显微镜，物镜焦距为 4mm，中间像成在物镜像方焦点后面 160mm 处，如果 目镜是 20X 的，则显微镜的总放大率为多少？ 解： M 1 M 2
1
所以，
p '1 160 ' 40 p1 4 f1
Q
1 f R 20cm 2 1 1 1 p p' f p ' 20cm p' n 20 1 2 pn' 10 (1)
C F 题 14-4 解图 -P P＇
14-5.手头只有一个白炽灯，如何简便地估计一个凹面反射镜的曲率半径和焦距？ 答：若将白炽灯放到凹面镜的焦点上，则经凹面镜反射的光为平行光，反射镜的曲率半 径等于两倍焦距． f
n n sin '
2 2 2
题图 14-1
光线在界面上发生全反射的条件为 n sin ' 1
发生全反射时， n 必须满足 n 1 sin 2
14-2.若空气中一均匀球形透明体能将平行光束会聚于其背面的顶点上，此透明体的折 射率应等于多少？ 解 设球体的半径为 r , n 1
'
由透镜成像公式
1 1 1 ' ' p f p 1 1 1 ' 80 25 f
'
，
可得
解得镜片焦距 f 36.36cm ，其光焦度为
1 1 2.75 D ' 0.3636m f
应配眼镜读数为 2.75 100 275 度．
89
光学习题 （2）近视者应配凹透镜眼镜，配上眼镜后，从无穷远（ p ) 物体发出的光看似从远点 处发出，即虚像成在远点处（ p 60cm ） ．
f 2 nf ' 2 1.5 8 12cm f '2 f 2 p f' 48 1, p ' 2 2 2 2cm p'2 p2 p 2 f 2 4 12
或用
n2 ' n2 n2 ' n2 p2 ' p2 r2
' , n2 n 1.5 , n2 1
90
光学习题 求：(1)小物经玻璃棒成像在何处? (2)整个玻璃棒的垂轴放大率为多少?
r1 =5cm
n=1.5
r2 =5cm
20cm
题 14-14 解图
50cm
解 (1)小物经第一个球面折射成像 由球面折射成像公式
n' n n' n p ' p r
有
1.5 1 1.5 1 p1 ' 20 5 p1 ' 30cm