高考物理最新光学知识点之几何光学经典测试题附解析(1)

高考物理最新光学知识点之几何光学经典测试题附解析(1)
高考物理最新光学知识点之几何光学经典测试题附解析(1)

高考物理最新光学知识点之几何光学经典测试题附解析(1)

一、选择题

1.如图所示,一束红光从空气穿过平行玻璃砖,下列说法正确的是

A.红光进入玻璃砖前后的波长不会发生变化

B.红光进入玻璃砖前后的速度不会发生变化

C.若紫光与红光以相同入射角入射,则紫光不能穿过玻璃砖

D.若紫光与红光以相同入射角入射,在玻璃砖中紫光的折射角比红光的折射角小

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.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,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

5.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

6.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

7.一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

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.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

10.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 .①③

B .①④

C .②④

D .只有③

11.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.1

2

AP 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

n

B .若要使光束进入长方体后能射至AD 面上,角θ的最小值为5

C .若要此光束在A

D 面上发生全反射,角θ的范围应满足arcsin 1

2

n <21n -D .若要此光束在AD 面上发生全反射,角θ的范围应满足25

<21n -12.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 .2

22πc v h

C .222πv

c v

h - D .2222)(πc v c h - 13.光导纤维按沿径向折射率的变化可分为阶跃型和连续型两种.阶跃型的光导纤维分为内芯和外套两层,内芯的折射率比外套的大。连续型光导纤维的折射率中心最高,沿径向逐渐减小,外表面附近的折射率最低.关于光在连型光导纤维中的传播,图中能正确表示传播路径的是( )

A.

B.

C.

D.

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15.一束只含红光和紫光的复色光沿PO方向射入玻璃三棱镜后分成两束光,并沿OM和ON方向射出,如图所示,已知OM和ON两束光中只有一束是单色光,则()

A.OM为复色光,ON为紫光

B.OM为复色光,ON为红光

C.OM为紫光,ON为复色光

D.OM为红光,ON为复色光

16.如图所示,ABC为等腰棱镜,a、b两束不同频率的单色光垂直AB边射入棱镜,两束光在AB面上的入射点到OC的距离相等,两束光折射后相交于图中的P点,以下判断正确的是()

A.在真空中,a光光速大于b光光速

B .在真空中,a 光波长大于b 光波长

C .a 光通过棱镜的时间大于b 光通过棱镜的时间

D .a 、b 两束光从同一介质射入真空过程中,a 光发生全反射的临界角大于b 光发生全反射的临界角

17.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

c

D .n 1> n 2,光通过光缆的时间大于

1n L

c

18.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 19.如图是一个

1

4

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 =

5

2

,若平行光束垂直入射并覆盖OM,则光线:( )

A .只能从圆孤1NF 射出

B .只能从圆孤1NG 射出

C .可能从圆孤11G H 射出

D .可能从圆孤1H M 射出

20.某单色光由玻璃射向空气,发生全反射的临界角为θ, c 为真空中光速,则该单色光在玻璃中的传播速度是 ( )

A .

B .

C .

cos c

θ

D .

sin c θ

21.一束光从某介质进入真空,方向如图所示,则下列判断中正确的是 ( )

A .该介质的折射率是

33

B .该介质的折射率是3

C .该介质相对真空发生全反射的临界角是45°

D .光线从介质射入真空的过程中,无论怎样改变入射方向都不可能发生全反射现象 22.如图,在某种液体内,有一轴截面为正三角形的薄壁透明圆锥罩ABC ,底面水平,罩内为空气。发光点D 位于BC 中点,发出的垂直于BC 的光恰好不能射出液面。下列说法正确的是

A .D 发出的光照射到C

B 界面时可能发生全反射 B .液面上方能够看到透明罩所有位置都被照亮

C.液体的折射率为23 3

D.液体的折射率为3

E.液体的折射率为3

23.如图所示,空气中有一折射率为2的玻璃柱体,其横截而是圆心角为90o、半径为R 的扇形OAB、一束平行光平行于横截面,以45o入射角射到OA上,OB不透光,若考虑首次入射到圆弧AB上的光,则AB上有光透出的部分的弧长为()

A.1

6

R

πB.

1

4

R

π

C.1

3

R

πD.

5

12

R

π

24.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

25.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

【参考答案】***试卷处理标记,请不要删除

一、选择题

1.D

解析:D

【解析】

【详解】

AB 、波在传播的过程中频率和周期保持不变,在玻璃中,红光的传播速度为c

v n

=,故红光进入玻璃后的速度会发生变化,在玻璃中,红光的波长cT

vT n

λ==,波长发生改变,故AB 错误;

CD 、紫光与红光以相同入射角入射,光从光疏介质射入光密介质,折射角一定小于全反射的临界角,所以能再次从玻璃砖中穿出来,故C 错误,因为sin sin n θ

γ

=

,紫光的折射率大于红光的折射率,故在玻璃砖中紫光的折射角比红光的折射角小,D 正确。

2.D

解析:D

【解析】光在光导纤维中传播为光的全反射现象,A 错误;马路积水上的油膜呈现彩色图样,是因为日光照射在油膜上出现彩色条纹是薄膜干涉现象,故B 错误;雨后天空出现彩虹属于光的折射现象,故C 错误;光线通过小圆盘,则会在屏上出现中心有亮斑,说明光线也偏离原来的直线方向传播,所以属于光的衍射,故D 正确.

3.D

解析:D

【解析】试题分析:通过各种色光折射光线,比较出折射率,从而知道各种色光的频率大小,然后根据公式c v n =

、1

sin C n

=、0Km E h W γ=-分析解题 光在真空中传播的速度相等,都等于光速,A 错误;三种色光,c 的偏折程度最大,知c 的折射率最大,a 的折射率最小.则c 的频率最大,a 的频率最小,根据公式c

v n

=可得在玻璃中传播时a 光的速度最大,B 错误;根据1

sin C n

=

可得a 光的临界角最大,C 错误;根据光电效应方程0Km E h W γ=-,频率越大,照射出光电子的最大初动能越大,所以c 光照射出的光电子最大初动能最大,D 正确.

4.C

解析:C

【解析】试题分析:由图看出,a 光的入射角小于b 光的入射角,而折射角相同,根据折射定律分析玻璃对两束光的折射率的大小关系,即可知道两光的频率关系、波长关系,由

c v n =

分析光在玻璃中速度关系.由公式1

sin C n

=分析临界角大小. a 光的入射角小于b 光的入射角,而折射角相同,根据折射定律得知,玻璃对b 光的折射率大于a 光的折射率,则b 光的频率大于a 光的频率,根据E h γ=可知b 光的能量较大,根据c

v n

=

可知a 光在玻璃中的传播速度较大,AB 错误;频率越大,波长越小,即a 的波长大于b 的波长,在相同条件下,波长越长,越容易发生衍射现象,所以a 更容易发生衍

射现象,C 正确;根据1

sin C n

=

可得b 光的全反射角小,D 错误. 5.D

解析:D 【解析】 【详解】

A .小球发出的光先从水中传播,然后再射入空气中,故我们从侧面就可以看到小球,选项A 错误;

B .由于光从水中射入空气中,故当入射角大于临界角时,光会发生全反射,故球所发的光不是从水面任何区域都能够射出的,选项B 错误;

CD .光从水中进入空气后频率不变,由于折射率变小,故光的传播速度变大,选项C 错误,D 正确.

6.D

解析:D 【解析】

试题分析:红灯看起来较深,因为水对红光的折射率小于对绿光的折射率,根据视深与实深的关系式h h n

=

实视,折射率越小,看起来较深.由1

sinC n

=

又由题意知,点光源照亮的水面边缘光线刚好发生全反射,由几何知识得

sinC =,折射率越小,半径越

大,

点光源照亮的水面面积为2S R π=,故红灯照亮的水面面积较大, 故选D

考点:考查了折射定律的应用

点评:题关键要知道水面边缘光线刚好发生全反射,由折射定律和几何知识结合,就能轻松解答.

7.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。

8.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

sin s n 1 i i r

n =

,得知BO 的折射率较小,故BO 是黄光,AO 是紫光;由c

v n =知,黄光在玻璃砖中传播较大,而在玻璃中两光的光程相等,故BO (黄光)穿过玻璃砖所需时间短,AO (紫光)穿过玻璃砖所需时间长.故D 正确,ABC 错误. 故选D .

考点:光的折射定律

【名师点睛】本题考查对光的色散的理解和掌握情况.关键要抓住玻璃对红光的折射率最小,紫光的折射率最大。

9.B

解析:B 【解析】

A 、a 光照射产生的条纹间距大于b 光照射产生的条纹间距,根据双缝干涉条纹的间距公式L

x d

λ?=

知,a 光的波长大于b 光的波长,A 正确.B 、由c f λ=结合波长关系知a 光的频率小于b 光的频率,而hf ε=可得a 光光子能量比较小,B 错误.C 、D 、由c

v n

=

可知a 光的频率小,折射率小,则波速较大,即两种光在同一介质中的传播速度满足a b v v <,C 正确、D 错误.故选AC.

【点睛】解决本题的关键掌握双缝干涉条纹的间距公式L

x d

λ?=,以及知道波长、频率的大小关系,注意光电效应方程的内容.

10.A

解析:A 【解析】

由干涉图样可知,a 光的双缝干涉条纹间距比b 光的大,根据双缝干涉相邻条纹间距公式△x=

L

d

λ可知,a 光的波长长,则同一介质对a 的折射率小,对b 光的折射率大.根据平行玻璃砖的光学特性可知,出射光线与入射光线平行,由于a 光的折射率小,偏折程度小,所以出射时a 光应在右侧,故①正确,②错误.由sinC=

1

n

分析可知,a 光的临界角较大.当光从棱镜射入空气中时,若发生全反射的话首先是b 光,若b 不发生全反射,能射出棱镜,则a 光一定也不发生全反射从棱镜射出,故③正确,④错误.故选A. 点睛:解决本题是掌握光学的基本知识:双缝干涉相邻条纹间距公式△x=L

d

λ、折射定律、临界角公式sinC=

1

n

和全反射的条件.要知道折射率越大,介质对该光的折射率越大. 11.B

解析:B 【解析】

A 、

B 、当光束进入长方体后恰好射至AD 面上D 点时,角θ的值最小.设此时光线在AB 面的折射角为α.

根据几何知识得:2

2

sin AP AD

α=

+1

2

AP AD =

代入解得:5

sin α=

,由sin sin n θα=得:5sin sin 5n n θα==,可得5arcsin 5

n θ=,故A 错误,B 正确.C 、D 、设光束射AD 面上的入射角为β,若要此光束在AD 面上发生全反射,则必须有β≥C ,得到1

sin sin C n

β≥=

,由几何知识得:α+β=90°,可得:2

2

2

1

sin cos 1sin 1sin 1C n

αββ==-≤-=-sin sin n θα=得2sin sin 1n n θα=<-21n θ≤-AD 面上发生全反

射,角θ的范围应满足:25

arcsin

arcsin 15

n n θ≤≤-,故C 、D 均错误.故选B . 【点睛】本题是全反射、折射定律、临界角等知识的综合应用,首先要正确作出光路图,运用几何知识研究折射角的正弦.

12.A

解析:A 【解析】

试题分析:最边缘的部分应该是光发生全反射的时候,故求出区域的半径即可,由于光在水中的折射率n=c/v ,而临界角的正弦sinC=1/n=v/c ,设区域半径为R ,则

22R h +=v c ,故22c v

+S=πR 2=222

2πv c v h -,选项A 正确。

考点:折射率,临界角。

13.C

解析:C 【解析】

试题分析:首先我们看最左端光线刚进入时的情况,光由空气进入内芯,由于内芯有一定的折射率,故折射角会变小,而选项AD 中的折射角都大于入射角,故选项AD 错误;又因为光导纤维的折射率中心最高,沿径向逐渐减小,所以光线进入纤维中后折射角会变化,而不是像B 中不变,故选项B 错误,C 正确;当折射率减小时,其折射角与入射角的差值会变小,且在边缘时光会发生全反射,故光又会折回这种介质中,形成如图C 所示的传播

轨迹。

考点:光的折射。

14.B

解析:B 【解析】 【分析】 【详解】

A .用三棱镜观察白光看到的彩色图样是利用光发生折射而形成色散现象,故A 错误;

B .光导纤维束内传送图象是利用了光由光密介质到光疏介质时会发生全反射的性质,故B 正确;

C .用标准平面检查光学平面的平整程度是利用光的干涉现象,故C 错误;

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小,电路电流最大,故D 错误。 故选B 。

15.D

解析:D 【解析】

ON 为反射光,应为复色光;而折射后只有一束光线,故有一束光发生了全反射;而红光与紫光相比较,紫光的折射率较大,临界角较小,故紫光发生了全反射;可知OM 应为红光.故D 正确,ABC 错误.故选D.

16.C

解析:C 【解析】 【分析】 【详解】

因为两束光折射后相交于图中的P 点,根据折射定律可知a 光的折射率n a >n b ,a 光的频率νa >νb ,光在真空中的传播速度相等,A 错误;由λ=得B 错误;由v =和t =得C 正确;根据sinC =得a 光的临界角小于b 光的临界角,D 错误.

17.D

解析:D 【解析】 【分析】 【详解】

如图所示,欲使光在1n 和2n 的界面上发生全反射,需有12n n >,光在介质1n 中的传播最

长路程为sin L x C =

,传播速度为1c v n =,则最长时间1sin Ln x

t v c C

==,所以光通过光缆

的时间大于

1n L

c

,故D 正确,ABC 错误. 18.C

解析:C 【解析】

当太阳、地球、月球在同一直线上,地球位于太阳与月球之间时,太阳发出的沿直线传播的光被不透明的地球完全挡住,光线照不到月球上,在地球上完全看不到月球的现象就是月全食.看到整个月亮是暗红的,是因为太阳光中的红光经地球大气层折射到月球,故C 正确,ABD 错误.

点睛:发生月食时,地球挡住了太阳射向月球的光,但是还会有部分光线通过地球大气层发生折射,所以会有部分地球大气层折射后的红色光射向月亮,这就让我们看到了“红月亮”.

19.A

解析:A

【解析】试题分析:由临界角公式1

sin C n

=

求出临界角,确定光线射到圆孤NM 的临界入射点,当入射光线在临界光路的右侧时,入射角大于临界角,将发生全反射,光线将从圆弧射出.当入射点在临界入射点左侧时,入射角小于临界角,不发生全反射,光线将从圆弧面射出.

由临界角公式得到12sin 5C n =

=.设圆弧的半径为R , 2

sin 5

R C R =,则由题可知,当光线从F 点入射到圆弧面1F 点时,恰好发生全反射.当入射点在1F 的右侧时,入射角大于临界角,将发生全反射,光线将不能从圆弧射出.当入射点在1F 的左侧时,入射角小于临界角,不发生全反射,光线将从圆弧面射出,所以光线只能从圆孤1NF 射出,A 正确.

20.B

解析:B 【解析】

试题分析:根据全反射定律可得1

sin n

θ=,根据折射率与传播速度公式c n v =,两式联立

可得sin v c θ=,故B 正确,ACD 错误 故选B

考点:考查了全反射,折射率公式 点评:关键是知道公式1

sin n

θ=

和c n v =

21.B

解析:B 【解析】 【详解】

AB .入射光线与法线之间的夹角为入射角:r =90°-60°=30°;折射光线与法线之间的夹角为

折射角:i =90°-30°=60°;根据折射定律6030sini sin n sinr sin ?

===?

A 错误,

B 正确;

C .根据公式sin C =1/n 得:arcsin

453

C =≠?,故C 错误;

D .光从介质射入真空中,即从光密介质射向光疏介质,当入射角大于临界角C 的时候会发生全反射,故D 错误.

22.C

解析:C 【解析】 【分析】

本题考查光的反射和折射,重点考查全反射时临界角与折射率的关系。 【详解】

CDE .由D 发出的垂直于BC 的光在上液面的入射角为60?,且恰好不能射出液面,则发生全反射,液体的折射率

1sin 60n =

=

? C 正确,DE 错误;

A .D 发出的光照射到C

B 界面时入射角最大为60?,故不发生全反射,A 错误; B .D 发出的垂直于B

C 的光恰好不能射出液面,则

D 发出的在垂直于BC 之下的光也不能射出液面,液面上方不能看到透明罩所有位置都被照亮,B 错误; 故选C 。

23.B

解析:B 【解析】 【分析】 【详解】 根据折射定律有:

sin 45sin n r

?

=

可得光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为30°。过O 的光线垂直入射到AB 界面上点C 射出,C 到B 之间没有光线射出;越接近A 的光线入射到AB 界面上时的入射角越大,发生全反射的可能性越大.根据临界角公式:

sin

C =

得临界角为45°,如果AB 界面上的临界点为D ,此光线在AO 界面上点E 入射,在三角形ODE 中可求得OD 与水平方向的夹角为:

180°-(120°+45°)=15°

所以A到D之间没有光线射出.由此可得没有光线射出的圆弧对应圆心角为:

90°-(30°+15°)=45°

所以有光透出的部分的弧长为1

4

R π。

故选B。

【点睛】

24.C

解析:C

【解析】

【分析】

根据题目中的蓝光的折射率比红光的折射率大,可以判断这两种光在该玻璃中的波速大小,以及波长、临界角等大小情况,然后以及相关物理知识即可解答.

【详解】

A.由

C

v

n

=可知,蓝光在玻璃中的折射率大,蓝光的速度较小,故A错误;

B.以相同的入射角从空气中斜射入玻璃中,蓝光的折射率大,向法线靠拢偏折得多,折射角应较小,故B错误;

C.从玻璃射入空气发生全反射时的临界角由公式

1

sin C

n

=可知,红光的折射率小,临界

角大,故C正确;

D.用同一装置进行双缝干涉实验,由公式

L

x

d

λ

?=可知蓝光的波长短,相邻条纹间距小,

故D错误.

25.A

解析:A

【解析】

【分析】

单色光的频率越小,折射率越小,发生折射时偏折程度越小;折射率越小,临界角越大;波长越长,干涉条纹的间距越大;频率越大,发生光电效应时,逸出的光电子的最大初动

能越大; 【详解】

A 、单色光的频率越小,折射率越小,发生折射时偏折程度越小,则知a 光的折射率小,通过三棱镜时,单色光a 的偏折程度小,故A 正确;

B 、由1

sinC n

=

知,折射率越小,全反射临界角越大,故B 错误; C 、频率越小,波长越长,发生双缝干涉时,干涉条纹的间距与波长成正比,则知用单色光a 照射时相邻亮纹间距大,故C 错误;

D 、发生光电效应时,光电子的最大初动能为km

E hv W =-,光的频率越小,光电子的最大初动能越小,所以用单色光a 照射时光电子的最大初动能小,故D 错误; 故选A 。 【点睛】

关键要掌握折射率与光的频率、波长的关系,要掌握全反射临界角公式、干涉和衍射的条件等多个知识点。

(完整版)几何光学练习题

几何光学练习题 一.选择题 1.关于光的反射,下列说法中正确的是 ( C ) A .反射定律只适用于镜面反射 B .漫反射不遵循反射定律 C .如果甲能从平面镜中看到乙的眼睛,则乙也能同时通过镜面看到甲的眼睛 D .反射角是指反射光线与界面的夹角 2.光线由空气射入半圆形玻璃砖,再由玻璃砖射入空气,指出下列图光路图哪个是可能的( C ) 3.光线以某一入射角从空气射入折射率为3的玻璃中,折射光线恰好跟反射光线垂直,则入射角等于 A 450 B 300 C 600 D 150 4.光线由一种介质Ⅰ射向另一种介质Ⅱ,若这两种介质的折射率不同,则 ( C ) A .一定能进入介质Ⅱ中传播 B .若进入介质Ⅱ中,传播方向一定改变 C .若进入介质Ⅱ中,传播速度一定改变 D .不一定能进入介质Ⅱ中传播 5.如图所示,竖直放置的平面镜M 前,放有一点光源S ,设S 在平 面镜中的像为S ′,则相对于站在地上的观察点来说(A C ) A .若S 以水平速度v 向M 移动,则S ′以-v 移动 B .若S 以水平速度v 向M 移动,则S ′以-2v 移动 C .若M 以水平速度v 向S 移动,则S ′以2v 移动 D .若M 以水平速度v 向S 移动,则S ′以v 移动 6.三种介质I 、II 、III 的折射率分别为n 1、n 2和n 3,且n 1>n 2>n 3,则 ( B ) A .光线由介质III 入射II 有可能发生全反射 B .光线由介质I 入射III 有可能发生全反射 C .光线由介质III 入射I 有可能发生全反射 D .光线由介质II 入射I 有可能发生全反射 A D M S

光学设计作业答案Word版

现代光学设计作业 学号:2220110114 姓名:田训卿

一、光学系统像质评价方法 (2) 1.1 几何像差 (2) 1.1.1 光学系统的色差 (3) 1.1.2 轴上像点的单色像差─球差 (4) 1.1.3 轴外像点的单色像差 (5) 1.1.4 正弦差、像散、畸变 (7) 1.2 垂直像差 (7) 二、光学自动设计原理9 2.1 阻尼最小二乘法光学自动设计程序 (9) 2.2 适应法光学自动设计程序 (11) 三、ZEMAX光学设计.13 3.1 望远镜物镜设计 (13) 3.2 目镜设计 (17) 四、照相物镜设计 (22) 五、变焦系统设计 (26)

一、光学系统像质评价方法 所谓像差就是光学系统所成的实际像和理想像之间的差异。由于一个光学系统不可能理想成像,因此就存在光学系统成像质量优劣的问题,从不同的角度出发会得出不同的像质评价指标。 (1)光学系统实际制造完成后对其进行实际测量 ?星点检验 ?分辨率检验 (2)设计阶段的评价方法 ?几何光学方法:几何像差、波像差、点列图、几何光学传递函数 ?物理光学方法:点扩散函数、相对中心光强、物理光学传递函数 下面就几种典型的评价方法进行说明。 1.1 几何像差 几何像差的分类如图1-1所示。 图1-1 几何像差的分类

1.1.1 光学系统的色差 光波实际上是波长为400~760nm 的电磁波。光学系统中的介质对不同波长光的折射率不同的。如图1-2,薄透镜的焦距公式为 ()'121111n f r r ??=-- ??? (1-1) 因为折射率n 随波长的不同而改变,因此焦距也要随着波长的不同而改变, 这样,当对无限远的轴上物体成像时,不同颜色光线所成像的位置也就不同。我们把不同颜色光线理想像点位置之差称为近轴位置色差,通常用C 和F 两种波长光线的理想像平面间的距离来表示近轴位置色差,也成为近轴轴向色差。若l ′F 和l ′c 分别表示F 与C 两种波长光线的近轴像距,则近轴轴向色差为 '''FC F C l l l ?=- (1-2) 图1-2 单透镜对无限远轴上物点白光成像 当焦距'f 随波长改变时,像高'y 也随之改变,不同颜色光线所成的像高也不 一样。这种像的大小的差异称为垂轴色差,它代表不同颜色光线的主光线和同一基准像面交点高度(即实际像高)之差。通常这个基准像面选定为中心波长的理 想像平面。若'ZF y 和'ZC y 分别表示F 和C 两种波长光线的主光线在D 光理想像平面 上的交点高度,则垂轴色差为 '''FC ZF ZC y y y ?=- (1-3)

高中物理竞赛几何光学测试题(含详细解析)

几何光学测试题 1、如图(a )所示,一细长的圆柱形均匀玻璃棒,其一个端面是平面(垂直于轴线),另一个端面是球面,球心位于轴线上.现有一很细的光束沿平行于轴线方向且很靠近轴线人射.当光从平端面射人棒内时,光线从另一端面射出后与轴线的交点到球面的距离为a ;当光线从球形端面射人棒内时,光线在棒内与轴线的交点到球面的距离为b .试近似地求出玻璃的折射率n 。 2、内表面只反射而不吸收光的圆筒内有一半径为R 的黑球,距球心为2R 处有一点光源S ,球心O 和光源S 皆在圆筒轴线上,如图所示.若使点光源向右半边发出的光最后全被黑球吸收,则筒的内半径r 最大为多少? 3、如图1中,三棱镜的顶角α为60?,在三棱镜两侧对称位置上放置焦距均为 30.0cm f =的两个完全相同的凸透镜L 1和 L 2.若在L 1的前焦面上距主光轴下方14.3cm y =处放一单色点光源S ,已知其像S '与S 对该光学系统是左右对称的.试求该三棱镜的折射率. 4、如图(a )所示,两平面镜A 和B 的镜面分别与纸面垂直,两镜面的交线过图中的O 点,两镜面间夹角为 ?=15α,今自A 镜面上的C 点处沿与A 镜面夹角?=30β的方向在纸面内射出一条光线,此光线在两镜面经 多次反射后而不再与镜面相遇。设两镜面足够大,1=CO m 。试求: (1)上述光线的多次反射中,最后一次反射是发生在哪块镜面上? (2)光线自C 点出发至最后一次反射,共经历多长的时间? 5、有一水平放置的平行平面玻璃板H ,厚3.0 cm ,折射率 1.5n =。在其下表面下2.0 cm 处有一小物S ;在玻璃扳上方有一薄凸透镜L ,其焦距30cm f =,透镜的主轴与玻璃板面垂直;S 位于透镜的主轴上,如图(a )所示。若透镜上方的观察者顺着主轴方向观察到S 的像就在S 处,问透镜与玻璃板上表面的距离为多少? 6、望远镜的物镜直径D =250cm ,其焦距f =160m 。要用此望远镜对相距L =320km ,直径d =2m 的人造地球卫星拍摄照片,试问:(1)照像底片应该放在距焦点多远的位置上?(2)人造卫星的像的大小是多少? α β O A B 图(a) C D 图(a ) 2R S r R O 图1 S f α F y 2 L 1 L S ' n ? 图(a )

北京市西城区2018-2019学年下学期初中七年级期末考试数学试卷

北京市西城区2018-2019学年下学期初中七年级期末考试数学试卷 本试卷共三部分,26道小题,满分100分。考试时间:100分钟。 一、选择题(本题共30分,每小题3分) 第1~10题均有四个选项,符合题意的选项只有..一个. 1.点P(-6, 6)所在的象限是 (A)第一象限 (B)第二象限 (C)第三象限 (D)第四象限 2.下列各数中的无理数是 (A) 6.2? (B) 11 9 (C) 9 (D) π-3.14 3.不等式组2, 5x x -2b (D) 12a>1 2 b 6.如图,在△ABC 中,E 为AC 边上一点,若∠1=20°,∠C=60°, 则∠AEB 等于 (A)90° (B) 80° (C) 60° (D) 50° 7.下列命题正确的是 (A)相等的两个角一定是对顶角 (B)两条平行线被第三条直线所截,内错角互补 (C)过直线外一点有且只有一条直线与已知直线平行 (D)在同一平面内,垂直于同一条直线的两条直线互相垂直 8.某超市开展“六一节”促销活动,一次购买的商品超过200元时,就可享受打折优惠.小

红同学准备为班级购买奖品,需买6本影集和若干支钢笔.已知影集每本15元,钢笔每支8元,她至少买多少支钢笔才能享受打折优惠?设买x支钢笔才能享受打折优惠,那么以下正确的是 (A) 15×6+8x>200 (B) 15×6+8x=200 (C) 15×8+6x>200 (D) 15×6+8x≥200 9.小何所在年级准备开展参观北京故宫博物院的实践活动,他和他选修的“博物馆课程”小组成员共同为同学们推荐了一条“古建之美”线路:行走在对公众开放的古老城墙之上,观“营造之道——紫禁城建筑艺术展”,赏数字影视作品《角楼》,品“古建中的数学之美”.在故宫导览图中建立如图所示的平面直角坐标系xOy,午门的坐标为(0,-3),那么以下关于古 建馆的这条参观线路“从午门途经东南角楼 ......到达东华门展厅”的说法中,正确的是 (A)沿(0,-3)→(→3,-3)→(- 3,- 2)到达东华门展厅 (B)沿(0,-3)→(2,- 3)→(2,- 2)→(3,-2)到达东华门展厅 (C)沿(0,- 3)→(0,- 2)→(3, -2)到达东华门展厅需要走4个单位长度 (D)沿(0,-3)→(3,- 3)→(3,-2)到达东华门展厅需要走4个单位长度 10.如图,在平面直角坐标系xOy中,A(1,1),B(-1,2),C(2,3),D(- 2,4),E(3,5),F(-3,6).按照A→B→C→D→E→F的顺序,分别将这六个点的横、纵坐标依次循环排列下去,形成一组数1,1,-1,2,2,3,-2,4,3,5,-3,6,1,1,-1,2,...,第一个数记为a1,第二个数记为a2, ...,第n个数记为a n(n为正整数),那么a9+a11和a2022的值分别为

高考物理光学知识点之几何光学技巧及练习题附答案

高考物理光学知识点之几何光学技巧及练习题附答案 一、选择题 1.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. 1 2 AP 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 n B.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 n C.若要此光束在AD面上发生全反射,角θ的范围应满足arcsin 1 2 n<θ≤arcsin21 n- D.若要此光束在AD面上发生全反射,角θ的范围应满足arcsin 25 5 n<θ≤arcsin21 n- 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.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 6 n= C2×108 m/s D.CD边不会有光线射出 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n3 经柱面和底面折射后的交点与O点的距离为()

A . 3 R B . 2 R C . 2R D .R 5.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 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.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Δx 1和Δx 2,已知Δx 1>Δx 2。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v 1、v 2,光子能量分别用E 1、E 2、在同种介质中的折射率分别用n 1、n 2表示。则下列关系正确的是 A .λ1<λ2 B .v 1n 2 8.如图所示的四种情景中,属于光的折射的是( ). A . B .

几何光学像差光学设计部分习题详解

1.人眼的角膜可认为是一曲率半径r=7.8mm的折射球面,其后是n=4/3的液体。 如果看起来瞳孔在角膜后3.6mm处,且直径为4mm,求瞳孔的实际位置和直径。 2.在夹锐角的双平面镜系统前,可看见自己的两个像。当增大夹角时,二像互相靠拢。设人站在二平面镜交线前2m处时,正好见到自己脸孔的两个像互相接触,设脸的宽度为156mm,求此时二平面镜的夹角为多少? 3、夹角为35度的双平面镜系统,当光线以多大的入射角入射于一平面镜时,其反射光线再经另一平面镜反射后,将沿原光路反向射出?

4、有一双平面镜系统,光线以与其中的一个镜面平行入射,经两次反射后,出射光线与另一镜面平行,问二平面镜的夹角为多少? 5、一平面朝前的平凸透镜对垂直入射的平行光束会聚于透镜后480mm处。如此透镜凸面为镀铝的反射面,则使平行光束会聚于透镜前80mm处。求透镜的折射率和凸面的曲率半径(计算时透镜的厚度忽略不计)。解题关键:反射后还要经过平面折射

6、人眼可简化成一曲率半径为5.6mm的单个折射球面,其像方折射率为4/3,求远处对眼睛张角为1度的物体在视网膜上所成像的大小。 7、一个折反射系统,以任何方向入射并充满透镜的平行光束,经系统后,其出射的光束仍为充满透镜的平行光束,并且当物面与透镜重合时,其像面也与之重合。试问此折反射系统最简单的结构是怎样的。。

8、一块厚度为15mm的平凸透镜放在报纸上,当平面朝上时,报纸上文字的虚像在平面下10mm处。当凸面朝上时,像的放大率为β=3。求透镜的折射率和凸面的曲率半径。 9、有一望远镜,其物镜由正、负分离的二个薄透镜组成,已知f1’=500mm, f2’=-400mm, d=300mm,求其焦距。若用此望远镜观察前方200m处的物体时,仅用第二个负透镜来调焦以使像仍位于物镜的原始焦平面位置上,问该镜组应向什么方向移动多少距离,此时物镜的焦距为多少?

高考物理光学知识点之几何光学基础测试题及答案解析(2)

高考物理光学知识点之几何光学基础测试题及答案解析(2) 一、选择题 1.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 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.sin50 sin55 ? ? B.sin55 sin50 ? ? C.sin40 sin35 ? ? D.sin35 sin40 ? ? 4.题图是一个1 4 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=5 3 ,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 5.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 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.如图所示的四种情景中,属于光的折射的是(). A.B.

高考物理光学知识点之几何光学易错题汇编及答案

高考物理光学知识点之几何光学易错题汇编及答案 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,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.题图是一个1 4 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=5 3 ,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.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 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7.一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 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()

高考物理光学知识点之几何光学经典测试题附答案解析

高考物理光学知识点之几何光学经典测试题附答案解析 一、选择题 1.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。M 点是玻璃球的最高点,一条平行于AB 的光线自D 点射入球体内,其折射光线为DB ,已知∠ABD =30°,光在真空中的传播速度为c 、波长为λ,则 A .此玻璃的折射率为 B .光线从D 传播到B 的时间是 C .光在玻璃球体内的波长为λ D .光在B 点会发成全反射 2.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= n c ,λ=n c 0λ B .λ0=λn,v=sini csinr C .v=cn ,λ= c v 0λ D .λ0=λ/n,v= sinr csini 3.一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 . 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.如图所示的四种情景中,属于光的折射的是(). A.B. C.D. 6.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7.一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 8.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()

几何光学基本原理习题及答案

第三章 几何光学基本原理 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。 ?=B A nds 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1 1i 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A C 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 '=NQ Q ' 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: cm n d p p 10)3 21(30)11(=- =- =',即像与物的距离为cm 10 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=sin 2 A 0+θ/sin 2A ,得θ0=46゜16′ 由几何关系知,此时的入射角为:i= 2A 0+θ=53゜8′ 当在C 处正好发生全反射时:i 2’= sin -1 6 .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

高考物理光学知识点之几何光学经典测试题(1)

高考物理光学知识点之几何光学经典测试题(1) 一、选择题 1.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.③④ 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.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 4.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 5.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。 ②无论入射角多大,光在表面M也不会发生全反射。 ③可能在表面N发生全反射。 ④由于M与N平行,光只要通过M,则不可能在表面N发生全反射。 则上述说法正确的是( ) A.①③ B.②③ C.③ D.②④ 6.如图所示的四种情景中,属于光的折射的是(). A.B. C.D. 7.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 8.两束不同频率的平行单色光。、从空气射入水中,发生了如图所示的折射现象(a>)。下列结论中正确的是() A.光束的频率比光束低 B.在水中的传播速度,光束比小 C.水对光束的折射率比水对光束的折射率小

几何光学习题及答案

几何光学习题 1、关于小孔成像的下列说法中正确的是() A.像的形状与孔的形状有关. B.像的大小与孔的大小有关. C.像的形状与孔的形状无关. D.像的大小与孔的大小无关. 2、关于日食和月食,正确的说法是() A.位于月球本影中的人,能看到月全食. B.位于月球半影中的人,能看到日偏食. C.整个月球位于地球半影内,出现月偏食. D.月球位于地球本影内,出现月全食. 3、小孔照相机的屏与孔相距10cm,物体离开小孔的距离是200cm,则像高与物高的比是______. 4、太阳光照在浓密的树林里,地上常出现许多圆的光斑,这是由于______产生的. 5、房内h高度有一点光源S,并在该位置以初速为 水平抛出一个小球,它恰好落在竖直墙壁和地面的交点C(如图所示),则小球(A)在BC上的影子作什么运动,影子的速度多大?

6、有一个在地球赤道上方飞行的人造卫星,日落2h后赤道附近的人仍能在正上方看到它,试求它的最低高度(地球半径为6.38×106m). 7、织女星离地球的距离约等于2.6×1014km,我们仰望天空看见织女星所发出的光实际上是多少年前发出的? 8、光束在水中传播1m所需的时间内在空气中能传播多远(光在水中的传播速度为空气中的3/4)? 9、图是迈克耳孙用转动八面镜法测定光速的实验示意图,S 为发光点,T是望远镜,AB=l=35.5km,为了能在望远镜中看见发光点S,八面镜的旋转频率应等于多少(OB《AB》)?

10、已知太阳光射到地球的时间为8min20s,试估算太阳质量(万有引力恒量G=6.7×10-11N·m2/kg2). 参考答案 1、CD. 2、BD. 3、. 4、太阳通过间隙小孔在地上形成太阳的像. 5、匀速直线运动,速度大小为 .

高考物理光学知识点之几何光学基础测试题含答案(2)

高考物理光学知识点之几何光学基础测试题含答案(2) 一、选择题 1.如图所示,一束可见光射向半圆形玻璃砖的圆心O ,经折射后分为两束单色光a 和b 。下列判断正确的是 A .玻璃对a 光的折射率小于对b 光的折射率 B .逐渐增大入射角,b 光首先发生全反射 C .在玻璃中,a 光的速度大于b 光的速度 D .在真空中,a 光的波长小于b 光的波长 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.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 . 3 R B . 2 R C . 2R D .R 4.题图是一个 1 4 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 = 5 3 ,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 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,O1O2是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线,A、B是关于O1O2轴等距且平行的两束不同单色细光束,从玻璃体右方射出后的光路如图所示,MN是垂直于O1O2放置的光屏,沿O1O2方向不断左右移动光屏,可在屏上得到一个光斑P,根据该光路图,下列说法正确的是() A.在该玻璃体中,A光比B光的运动时间长 B.光电效应实验时,用A光比B光更容易发生 C.A光的频率比B光的频率高 D.用同一装置做双缝干涉实验时A光产生的条纹间距比B光的大 8.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

基础光学期末试题

专业 年级 姓名 学号 *** *************** 密 封 线 内 不 要 答 题 ************************* 西南师范大学期终试卷(A 卷) 《 光 学 》 课程 期末 考试试卷 命题人:周自刚 A 卷 闭卷 120分钟 审题人: 题号 一 二 三 四 五 总分 评卷人 一、单选题(共5题,4分/题,共20分) 得分 1、以下不是几何光学的基本实验定律的是( ) A 、发射的光的强弱满足基尔霍夫定律 B 、光通过两种介质分界面的反射定律和折射定律 C 、光在均匀介质中的直线传播定律 D 、光的独立传播定律 2、关于实物、虚物、实像和虚像的说法正确的是( ) A 、实像就是虚物 B 、虚物一定是像 C 、虚像就是虚物 D 、实物和虚物都是存在物体 3、关于光阑、光瞳的说法正确的是( ) A 、 在光具组中只能有一个光阑 B 、光瞳可以是其中的一个透镜 C 、有了出射光瞳就一定能找到入射光瞳 D 、有效光阑、入射光瞳和出射光瞳不一定共轭 4、在杨氏实验装置中,两狭缝的间距为0.5mm ,光屏离狭缝的距离为50cm 。当以折射率为1.50的透明薄片贴住其中的一个狭缝时,发现屏上的条纹移动了1cm ,薄片厚度为( ) A 、0.0167mm B 、0.015mm C 、0.018mm D 、0.02mm 5、关于光的直线传播、干涉和衍射的说法正确的有( ) A 、干涉和衍射本质都一样,都是波的相干叠加的结果 B 、在干涉花样中不会出现衍射花样 C 、光遇到障碍物的线度大于波长时,就出现直线传播,否则就出现衍射花样 D 、干涉可以是无限束光的叠加的结果,而衍射只能是有限束光的叠加的结果 二、是非题(共10题,2分/题,共20分,对用“√”,错用“?”表示) 得分 1、费马原理在非均匀介质中是适用的。 2、点光源在凹球面上反射时单心光束一定受到破坏。 3、助视仪的放大本领与单透镜的放大率实质上是不同的。 4、光的干涉现象和衍射现象都是波动的特性体现。 5、频率相同的两光波在相遇点有相同的振动方向和固定的位相差为干涉现象的必要条件。 6、白光通过双缝形成的花样,不管是干涉花样还是衍射花样其中央亮条纹都是白色的。 7、圆偏振光实际上是椭圆偏振光的一种特殊情况。 8、入射光的频率低于阔频率ν0时,不论光的强度如何,照射时间多长,都没有光电子发射。 9、德布罗意提出所有的实物粒子都和光一样,具有波粒二象性。 10、在杨氏实验中激光直接作为光源的主要是利用其单色性好,它的时间相干性也很高。 三、填空题(共5题,2分/题,共10分) 得分 1、 在杨氏双缝干涉花样中,如果两列波的能量相同,则干涉条纹的反衬度为( )。 2、 在圆孔衍射中,如果圆孔具有一定大小的半径,观察点P 的位置仅使波面上露出第一个半波带,则其合振幅为完全不遮蔽时的( )倍。

照相物镜镜头设计与像差分析

应用光学课程设计课题名称:照相物镜镜头设计与像差分析

专业班级:2009级光通信技术 学生学号: 学生姓名: 学生成绩: 指导教师: 课题工作时间:2011.6.20 至2011.7.1 武汉工程大学教务处

课程设计摘要(中文) 在光学工程软件ZEMAX 的辅助下, 配套采用大小为1/2.5英寸的CCD 图像传感器, 设计了一组焦距f '= 12mm的照相物镜, 镜头视场角33.32°, 相对孔径D/f’=2. 8, 半像高3.6 mm ,后工作距9.880mm,镜头总长为14.360mm。使用后置光阑三片物镜结构,其中第六面采用非球面塑料,其余面采用标准球面玻璃。该组透镜在可见光波段设计,在Y-field上的真值高度选取0、1.08、1.8、2.5452,总畸变不超过0.46%,在所选视场内MTF 轴上超过60%@100lp/mm,轴外超过48%@100lp/mm,整个系统球差-0.000226,慧差-0.003843,像散0.000332。完全满足设计要求。 关键词:ZEMAX;物镜;调制传递函数 ABSTRACT By the aid of optical engineering software ZEMAX,A focal length f '= 12mm camera lens matched with one CCD of 1/2.5 inch was designed。Whose FOV is 33.32°, Aperture is 2. 8,half image height is 3.6 mm,back working distance is9.880mm and total length is 14.360 mm. Using the rear aperture three-lens structure,a aspherical plastic was used for the sixth lens while standard Sphere glasses were used for the rest lenses。The group Objective lenses Designed for the visible light,Heights in the true value as Y-field Defined as 0、1.08、1.8、2.5452,total distortion is less than 0.41%,Modulation transfer function of shade in the selected field of view to meet the axis is

高考物理光学知识点之几何光学经典测试题含解析(1)

高考物理光学知识点之几何光学经典测试题含解析(1) 一、选择题 .比较1.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 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 2.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 3.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。 ②无论入射角多大,光在表面M也不会发生全反射。 ③可能在表面N发生全反射。 ④由于M与N平行,光只要通过M,则不可能在表面N发生全反射。 则上述说法正确的是( ) A.①③ B.②③ C.③ D.②④ 4.两束不同频率的平行单色光。、从空气射入水中,发生了如图所示的折射现象 (a>)。下列结论中正确的是()

A.光束的频率比光束低 B.在水中的传播速度,光束比小 C.水对光束的折射率比水对光束的折射率小 D.若光束从水中射向空气,则光束的临界角比光束的临界角大 5.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 2 B.这束光在介质中传播的速度是1.5×108m/s C.这束光的频率是5×1014Hz D.这束光发生全反射的临界角是30° 6.如图所示,O1O2是半圆柱形玻璃体的对称面和纸面的交线,A、B是关于O1O2轴等距且平行的两束不同单色细光束,从玻璃体右方射出后的光路如图所示,MN是垂直于O1O2放置的光屏,沿O1O2方向不断左右移动光屏,可在屏上得到一个光斑P,根据该光路图,下列说法正确的是() A.在该玻璃体中,A光比B光的运动时间长 B.光电效应实验时,用A光比B光更容易发生 C.A光的频率比B光的频率高 D.用同一装置做双缝干涉实验时A光产生的条纹间距比B光的大 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

07期中考试试卷

2007级物理学专业、临床物理专业光学期中考试试卷 警示:考试作弊取消学位,包括期中考试! 姓名 学号 成绩 一、 填空(10分,按照数字编序给出答案,写在答题纸上) 1. 光学是研究①和②的学科。 2. 历史上关于光的本质的认识有两种学说十分著名,分别是以牛顿为代表的③,和以胡克和惠更斯为代表的④,现代物理学普遍认为光是⑤。 3. 托马斯·杨的实验是证实光具有⑥的代表性实验。 4. 几何光学的基本原理是⑦,从这个原理出发可以推到几何光学的⑧,⑨和⑩。 二、 简答题(20分) 1. 说明几何光学的基本原理以及数学表述。 2. 光的波动的复振幅的物理涵义是什么? 三、 证明题(10分) 1. 某准单色光的频宽为νΔ,试论证相干长度λ λδΔ2 =m 和波列长度L 二者相等. 2. 已知光学纤维的折射率沿径向的分布为)1(222 02r n n α-=, 式中0n 为中心(0=r )的折射率,α是比1小得多的常数.试求光线在纤维中传播的轨迹为正弦曲线的形状。 四、 计算题(30分)

1. 两薄透镜共轴,一为会聚透镜,其焦距为110cm f =,另一为发散透镜,其焦距为 215cm f =-,发散透镜位于会 聚透镜后5cm d =处,一物放 置在会聚透镜前方10cm 处.试求,透镜组的焦点和主点位置,并求最后像的位置、大小、虚实和正倒。 2. 坐标原点的振动为t A E ωcos =的平面波,传播方向与x 、y 和z 轴的夹角分别为o o o 30,90,60===γβα,空间P 点的坐标为λλλ36,3,10===z y x ,其中λ为平面波的波长,试问P 点的振动相位比坐标原点落后多少? 五、 作图题(10分) 1. 已知正的薄透镜的焦距为10cm f =,在透镜后与它相距10cm d =处垂直主光轴放置一平面反射镜。物在透镜前方,物距s 为15cm ,在傍轴条件下, 作图 说明最后像的位置。 六、 论述题(20分) 1. 谈谈你对光学定态波的理解。 2. 干涉的充要条件有哪些?为什么?

高考物理光学知识点之几何光学图文答案(5)

高考物理光学知识点之几何光学图文答案(5) 一、选择题 1.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③ 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.sin50 sin55 ? ? B.sin55 sin50 ? ? C.sin40 sin35 ? ? D.sin35 sin40 ? ? 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,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 7.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. 8.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 9.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()

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