几何光学物理光学知识点

于一点
(B)3条反射光线一定不
a
交于一点
S
b
(C)3条反射光线一定交于
镜前一点
c S′
(D)3条反射光线的延长线
交于镜后一点
2、一个光源从地面上沿竖直方向将一细束平
行光向上投射到一片和光线垂直的平面 上．平面镜与地面的距离为30m，如果把平 面镜绕水平轴且通过入射点的轴线转过15° 角，则地面上将在距离光源 ____ m处得 一光斑。
（3）一束发散光的情况：经平面镜反射后，仍是 发散光，且发散程度不变．
平面镜的成像特点 平面镜成等大、正立的虚像，像与物关于 镜面对称．
平面镜成像的作图法：
1、如图所示,a、b、c 三条光线能交于一点S,形成
会聚光束.今在S点前任置一块与3条光线所在平面
垂直的平面镜,将3条线截住,那么(
)
(A)3 条 光 线 的 反 射 光 可 能 交 于 一 点 、 也 可 能 不 交
率n＝
；光在油中传播的速度
v=
．（结果可用根式表示）
A
i O r
BC
4. 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。侧向位移的大小跟平行 玻璃砖的厚度及入射角、折射率有关。
i
r
d
1
2
1996年上海高考.
如右图所示,有一个长方形容器,
高为30厘米,宽为40厘米,在容器的底部平放着一把长40厘米
相邻两条干涉条纹的间距 x l
d
即条纹间距与波长成正比
2、薄膜干涉：由薄膜前后表面反射的的两列光 波叠加而成。例如肥皂泡及水面上的油膜呈现 的彩色花纹。
劈形薄膜干涉可产生平行相间条纹。 增透膜的厚度应该是光在薄膜中波长的1/4。
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薄 膜 干 涉
二、光的衍射
光的衍射现象是光离开直线路径而绕到障 碍物后面的现象。
（2）影
定义：在物体的后面光线照不到的区域.
影 的
本影 光线完全照不到的区域. 在此区域看不到光源.
分 类
只有部分光源能照到的区域， 半影 在此区域只能看到光源的一部分
（应用）日食、月食.
注意：①不可能出现月环食；这是由日、
地、月三者间的距离所决定的；
②月亮全部在地球半影区时不会形成月食。
例1：当地球运行到太阳与月亮之间时就会 发生月食,图给出了地球挡住太阳的影区.当月 球部分进入_____影区时发生月偏食. 当月球 全部进入_____影区时, 就会发生月全食.
无线电波、红外线、可见光、紫外线、X射线、 γ射线 c.电磁波的产生机理——无线电波由振荡电路产生 红外线、可见光、紫外线由原子的外层电子受激后 产生 X射线由原子的内层电子受到激发后产生 γ射线由原子核受到激发后产生。
1、 双缝干涉现象中(用单色光照射),下列说法中 正确的是（ ） A.波峰与波峰叠加或波谷与波谷叠加,都产生亮条纹; B.波峰与波峰叠加出现亮条纹,波谷与波谷叠加出现 暗条纹; C.在屏上某处离两相干光源路程差是半波长偶数倍时 出现暗条纹; D.在屏上某处离两相干光源路程差是半波长奇数倍时 出现暗条纹
产生干涉现象的条件之一:
是两列光必须是频率相同的相干光源.
双缝干涉
1、双缝干涉：
由同一光源发出的光经过两个细缝后形 成两列光波叠加时会产生干涉。
当这两列光波到达某点的路程差等于光的波长的整 数倍时，该处的光相加强，出现亮条纹；
当这两列光波到达某点的路程差等于光的半波长的 奇数倍时，该处的光相减弱，出现暗条纹；
的刻度尺.眼睛在OA延长线上的E点观察,视线沿着EA斜向下
看恰能看到尺的左端零刻度.现保持眼睛的位置不变,向容器
内倒入某种液体且满至容器口,这时眼睛仍沿EA方向观察,恰
能看到尺上20厘米的刻度,则此种液体的折射率为
.
iE A
γ 30cm
O 20 40cm
03年江苏高考8
．如图，一玻璃柱体的横截面为半圆形，
A．
1h 3
C． 3 h
4
B．
1 2
h
D．h
M
l
h
甲
乙
一. 光的折射
1．光的折射定律： （1）折射光线在入射光线和法线所在的平面上，
折射光线和入射光线分居在法线的两侧，
（2）入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数
sin i n
sin
在光的折射现象中，光路也是可逆的。
2. 折射率：（1）光从真空射入某种介质时，入射角的正
几何光学部分
直线传播规律 （几何方法）
反射定律
面镜 基
光 源
基 本 折射定律
规 律 全反射
本 光 学 器 件
透镜 棱镜
成 像 规 律
光的传播速度
（物理实质）
色散
一、光的直线传播： 1. 光的直线传播-----
光在同一种均匀介质中沿直线传播。 本影和半影，日食和月食 2、光的直线传播的现象
（1）小孔成像.
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（ ）
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°
（1）光线通过三棱镜两次向底面偏折，通过三棱镜 所成的像向顶角偏移， 偏折角度θ跟棱镜材料的折射率有关，折射率越大， 偏折角度越大.偏折角度θ还跟入射角的大小有关系.
（2）白光通过三棱镜后产生色散现象，
（3）全反射棱镜是横截面成等腰直角三角形的三棱镜。
四. 光的色散 一束白光经过棱镜后会发生色散，在光屏上形成一条
彩色的光带，这条彩色的光带叫做光谱.光谱中红光在最 上端，紫光在最下端，中间是橙、黄、绿、蓝、靛等色光 .这表明各种色光通过棱镜后的偏折角度不同.红光的偏折 角度最小，紫光的偏折角度最大.
不同色光通过棱镜后的偏折角度不同，表明棱镜材
料对不同色光的折射率不同.红光的偏折角度小，表明棱 镜材料对红光的折射率小；紫光的偏折角度大，表明棱镜 材料对紫光的折射率大.
C．在空气中，A光的波长比B光的波长短
D．B光光子的能量比A光光子的能量小
A
O B
O′ P
03年江苏高考10
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
白光通过三棱镜，要发生色散，红光偏折角最小，紫 光偏折角最大． 偏折角从小到大的顺序是：红、橙、黄、绿、蓝、紫．
结论—— 从红到紫的方向有： （1）同一介质对不同色光的折射率逐渐增大． （2）在同一介质中不同色光的传播速度逐渐减小． （3）光的频率逐渐增大． （4）在真空中的波长逐渐减小． （5）光子的能量逐渐增大．
如图示：红光和紫光沿同一方向射向玻璃半球的 球心，经折射后从球面射出，若红光在玻璃中传 播时间为t红，紫光在玻璃中传播时间为t紫，则a 是 光， t红 t紫（填＞、＜或 =）
ba
1999年高考 一束单色光，在真空中波长为
6.00×10-7 m，射入折射率为1.50的玻璃中．它
在ຫໍສະໝຸດ Baidu玻璃中的波长是
m，频
太阳
地球
A
A B
Ⅲ
例2：当月球运行到太阳和地球之间适当位置时，就
会出现日食（如下图）．在A、B处的人们看到的是 日__偏__食，A处看到的是______图形象，B处看到的 是_Ⅰ___图形象；在C处的人们看到的是__环__食，看到 的是_Ⅱ___图形象．若这时在高空经过D处，看到的则 是日_全__食，看到的是Ⅳ___图形象．
O
A
B
两平面镜互成直角,入射光线AB经过两次反射后,反射光线为
CD,今以平面镜的交线为轴,将镜转动10°,两平面镜仍保持直角,
在入射光线保持不变的情况下,经过两次反射后,反射光线为C′D
′,则C′D ′与CD ( )
C
A.不相交,同向平行 B.不相交,反向平行
D B
C.相交成20 °角 D.相交成40 °角
弦跟折射角的正弦之比 sin i n
sin
（2）折射率等于光在真空中的速度c 跟光在这种介质中的
速度v之比，n= c/v．
98年高考．如图所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为
d．当桶内无油时，从某点A恰能看到桶底边缘上的某点
B．当桶内油的深度等于桶高一半时，在A点沿AB方向看
去，看到桶底上的C点，C、B相距d/4。由此可得油的折射
璃的表面,如图所示. i 代表入射角,则（
）
(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 N
i 空气
O 玻璃 n= 2
三.通过棱镜的光线
率是
Hz．
（真空中光速是3.00×108m／s）
例5. 如图所示，OO′是半圆柱形对称面与纸面的交
线．在图内有两束与OO′平行且距OO′距离相等的单
色光A和B，从玻璃砖射出后相交于OO′的下方的P
点．由此可以得出的结论是 [
]
A．A光在玻璃砖中的速度比B光在玻璃砖中的速度小
B．玻璃砖对A光的折射率比对B光的折射率小
入射光
45° 1
15°
O
2
二．全反射问题
当入射角增大到某一角度，使折射角达到90°时，折射光 完全消失，只剩下反射光，这种现象.
全反射临界角：
（1）光从光密介质射向光疏介质,当折射 的入射角叫临界角；
（2）光从折射率为n的介质射向真空时
临界角的计算公式: sin C 1 n
产生全反射的条件：
角变为90°时
例3.如图所示，在高为3.2m处有一点光源S，
在紧靠着光源S处有一小球A以初速υ0作平抛 运动。若在落地点预先放置一竖直屏幕，不
计空气阻力，小球A在屏幕上的影子P作什么
运动?
v0 x C S
P
A
y
B D
X
二. 光的反射定律 反射光线跟入射光线和法线在同一平面
内，反射光线和入射光线分居于法线两侧， 反射角等于入射角。
注意：
a. 在光的反射现象中，光路是可逆的， b.不论镜面反射还是漫反射都遵循反射定律
三．平面镜对光线的控制作用
只改变光束的传播方向，不改变光束的散聚性质． 一个平面镜对光线的控制作用．
（1）平面镜对光线有反射作用，反射光与入射 光遵循反射定律．
（2）一束平行光的情况：入射光方向不变，平面镜 转动α角，反射光转动2α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
左b
右
aθP
φ 下一页
04年浙江21 发出白光的细线光源ab，长度为l0，竖 直放置，上端a恰好在水面以下，如图。现考虑线
光源ab发出的靠近水面法线(图中的虚线)的细光束
经水面折射后所成的像，由于水对光有色散作用，
若以l1表示红光成的像的长度，l2表示紫光成的像的
A C′
D′
B′
A′
例6：在图中，BC为一障物，BC正上方有一平面镜M ，画出观察者眼睛在A点通过平面镜M能看到BC右边地面 上哪部分的像。
A′
D′ E′ M
B
A·
CD
E
04年全国理综17
17．图中M是竖直放置的平面镜，镜离地面的距离可调节。甲、 乙二人站在镜前，乙离镜的距离为甲离镜的距离的2倍，如图 所示。二人略错开，以便甲能看到乙的像。以l 表示镜的长度， h 表示乙的身高，为使甲能看到镜中乙的全身像，l 的最小值 为（ ）
（1）光必须从光密介质射向光疏介质；
（2）入射角必须等于或大于临界角．
1997年高考 光线在玻璃和空气的分界面上
发生全反射的条件是（
）
(A)光从玻璃射到分界面上,入射角足够小
(B)光从玻璃射到分界面上,入射角足够大
(C)光从空气射到分界面上,入射角足够小
(D)光从空气射到分界面上,入射角足够大
91年高考.一束光从空气射向折射率n= 2 的某种玻
长度，则 （
）
A．l1<l2<l0
B．l1>l2>l0
a
水
C．l2>l1>l0
D．l2<l1<l0
b
光的本性部分
波动性
粒子性
光的干涉 光的衍射 双缝干涉 薄膜干涉
光的电磁说
光电效应 光子说
光的波粒二象性
第一部分 光的波动性
光的波动说
惠更斯
一、光的干涉
两列相干光波相叠加，某些区域的光被加 强，某些区域的光被减弱，且加强区与减弱 区互相间隔的现象叫光的干涉现象.
产生明显衍射的条件：障碍物或孔的尺 寸能和波长相比或比波长小。
双缝干涉图样与单缝衍射图样的区别： 干涉条纹是等间距排列的条纹，衍射
图样是不等间距、中间亮纹最亮，而两边条 纹逐渐变窄变暗的不均匀条纹. 光的干涉和光的衍射说明光是一种波。
光的干涉条纹和衍射条纹的比较
三、光的电磁说和电磁波谱
a.光的电磁说————光在本质上是一种电磁波. b.电磁波谱——电磁波按波长由大到小的排列为