中学生物理竞赛系列练习试题几何光学

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 。

全国中学生物理竞赛真题汇编---光学参考答案

全国中学生物理竞赛真题汇编---光学参考答案1．参考解答由于光学系统是左右对称的，物、像又是左右对称的，光路一定是左右对称的。

该光线在棱镜中的部分与光轴平行。

由S 射向1L 光心的光线的光路图如图预解19-5所示。

由对称性可知12i r = ①21i r = ②由几何关系得 1260r i α+==︒ ③ 由图可见11i r β=+ ④又从1FSO ∆的边角关系得tan /y f β= ⑤代入数值得arctan(14.3/30.0)25.49β==︒ ⑥由②、③、④与⑥式得130r =︒，155.49i =︒ 根据折射定律，求得11sin 1.65sin i n r == ⑦ 评分标准：本题20分1. 图预解19-5的光路图4分。

未说明这是两个左右对称性的结果只给2分。

2. ①、②、③、④式各给2分，⑤式给3分，⑥式给1分，⑦式给4分。

2．把酒杯放平，分析成像问题。

图11．未斟酒时，杯底凸球面的两侧介质的折射率分别为n 1和n 0＝1。

在图1中，P 为画片中心，由P 发出经过球心C 的光线PO 经过顶点不变方向进入空气中；由P 发出的与PO 成α 角的另一光线PA 在A 处折射。

设A 处入射角为i ，折射角为r ，半径CA 与PO 的夹角为θ ，由折射定律和几何关系可得n 1sin i ＝n 0sin r （1） θ ＝i +α （2）在△PAC 中，由正弦定理，有sin sin R PCiα= （3）考虑近轴光线成像，α、i 、r 都是小角度，则有1n r i n =（4） Ri PCα=（5）由（2）、（4）、（5）式、n 0、n l 、R 的数值及 4.8PC PO CO =-=cm 可得θ ＝1.31i （6） r ＝1.56i （7）由（6）、（7）式有r ＞θ （8）由上式及图1可知，折射线将与PO 延长线相交于P '，P ' 即为P 点的实像．画面将成实像于P ' 处。

初中物理竞赛-光学测试

光学竞赛题一.选择题:(每题4分共计80分)1.无云的晴天里,某同学在操场上竖立一根直杆,地面上OA 是这根杆在太阳光下的投影,过了一段时间后,影子的位置移到了OB,且OA=OB,如图所示.则AB 所指的方向是( )A.东B.西C.南D.北 2.如图所示,平面镜前有甲、乙、丙、丁四个点光源.在E 点的人眼通过平面镜能看到的像是( ) A.甲的 B.甲、乙的C.甲、乙、丙的D.全能看到 3.如图所示，一束光线AB 射到由两个平面镜组成的直角镜上，经两次反射后的射出光线为CD 。

若将入射光线AB 的入射角增加5）A.增加5°B.增加10°C.减少5° D.减少10°4.上午,当太阳光线与水平成30°角时,如图所示的平面镜将太阳光垂直反射到井底,随着太阳逐渐的上升,为保证反射光线仍垂直照射到井底,平面镜转动了10°角,此时,太阳光线与水平的夹角是( ) A.35° B.40° C.50° D.70°5.镜子竖直挂在墙上,某人站在镜前1m 处,从镜子里只看到自己的上半身像,若要看到自己的全身像,则( )A.应后退到距镜2m 远处B. 应前进到距镜0.5m 远处C.应后退到距镜4m 远处D.无论前进或后退多远都不能实现6.如图所示,两平面镜A 和B 之间的夹角α为9°,自平面镜B 上的某一点P 射出一条与B 镜面成β角的光线,在β角由0°至180°范围内(不包括0°)连续变化的过程中,发现当β取某角度时,光线经镜面一次或多次反射后,恰好能反回到P 点,则符合该要求的β的个数有( ) A.1个 B.4个C.6个D.9个 7.物体在凸透镜前,另一侧光屏上得到放大的像.若将物体到凸透镜的距离减少到一半,移动光屏,在光屏上( )A.不成像B.得到正立放大的像C.得到倒立缩小的像D.得到倒立放大的像BE乙丙丁B8.如图所示,A,B,C 三条平行线射入一个圆心在O 点实心圆玻璃砖,a,b,c 为光线的延长线与玻璃砖边缘的交点.) A.它们的射出的分别在a,b,c 的下方 B.光线A 的射出点在a 的下方C.光线c 的射出点在c 的下方D.它们从玻璃砖射出后仍是平行光9.物体到透镜的距离为a,在距透镜为b 的光屏上可得到物体缩小得像,由此可知透镜的焦距( )A. f>aB. f>a/2C. f>bD. f>b/210.一焦距为f 的凸透镜,主轴和水平的x 轴重合,x 轴上有一光点为于透镜的左侧,光点到透镜的距离大于f 而小于2f.若将此透镜沿x 轴向右平移2f 的距离,则在此过程中,光点经透镜所成的像( )A.一直向右移动B.一直向左移动C.先向左移动; 接着向右移动D.先向右移动; 接着向左移动11.在儿童乐园,摄影师给卡通人照相,在对焦时,发现毛玻璃上卡通人像的位置如图甲所示.为了使毛玻璃上卡通人的位置如图乙所示,摄影师应将镜头适当地( )A.向下并且向左移B.向下并且向右移C.向上并且向左移D.向上并且向右移12.在两块竖直放置的平面镜L 1,L 2中,有一点光源S,S 距L 1,L 2的距离分别为a 与b,如图所示.在L 将可看到S 的一系列虚像,其中第一个虚像与第二个虚像间的距离等于( ) A.2a B.2b C.a+2b D.2a+2b13.将一个凸透镜放在空气中测得其焦距为f 1,将同一个透镜浸在水中测得其焦距为f 2,则可判断( )A.f 1<f 2B.f 1>f 2C.f 1=f 2D.不能确定14.一个物体放在凸透镜前的距离比焦距大d,若焦距为f,则成像放大率为( )A. f/(d+f)B. (d+f)/fC. d/fD. f/d15.在没有任何其他光照的情况下,舞台追光灯发出的绿色光照在穿白上衣,红裙子的演员身上,观众看到她( )A.全身呈绿色B.上衣呈绿色,裙子不变色C.上衣呈绿色,裙子呈紫色D.上衣呈绿色,裙子呈黑色.16.在竖直放置的平面镜前100cm 处,看见一个物体的像恰好全部映在平面镜内,以知平面镜2 1的高度为12cm,镜内的像在镜后50cm 处,则此物体的高度应为( )A.6cmB.12cmC.18cmD.24cm17.如图所示,点光源S 位于透镜2倍焦距之外,S 发出的一条光线经过主轴上两倍焦距点2F 后射到透镜上,则这条光线经此透镜折射后,在另一侧与主轴交于( )A.交点F 与两倍焦距点2F 之间的某处B.两倍焦距点2F 处C.两倍焦距点2F 之外某处D.与另一侧主轴无交点18.如图所示,凸透镜的焦距为f,在其主轴上距光心O 为1.5f 处垂直放一平面镜,另一侧放一点光源S,光源发出的光第二次经过透镜后成平行光线,那么光源与透镜的距离是( )A.0.5fB.fC.1.5fD.2f19.如图所示,在凸透镜的主轴上放一点光源S,发出的光线经透镜会聚于A 点,且SO<AO,若在A 点垂直于主轴放一平面镜,那么光线经平面镜反射后以下说法错误的是( )A.可在S 处成像B.可在OS 两点间的某处成像C.向右移动透镜,可能在S 处成像D.向左移动透镜,可能在S 处成像2O.在凸透镜的焦点上放一个点光源S,凸透镜后各同时垂直于主轴放置一块厚玻璃,如图所示.则S 发出的光经玻璃,透镜,玻璃后,以下说法正确的是( )A.只知是虚像B.一缩小的实像C.必为放大的虚像D.仍然是平行光二.填空题:(每题4分共计40分)21.商店里有A,B 两个平面镜竖直放置相互平行,它们之间的距离是3m.一个人站在两平面镜之间,距A 镜1m.经两次反射后所成的像距A 镜__________m.此人在平面镜中能成_________个像.22.如图所示.有两个平面镜平行放置,相距L.在两镜之间放一点光源S,在M 1N 1镜后离镜最近的像与M 2N 2镜后离镜最近的像相距________.23.如图所示.把一凹透镜A 放在一个凸透镜B 前10cm 处,能使一束平行于主轴的光线通过两个透镜后,会聚在距凸透镜15cm 的光屏上.如果把凹透镜拿走,源S 放在凸透镜主轴上距透镜30cm 处,也能使S 的像成在此光屏上,那么凹透镜的焦距是_______cm. 凸透镜的焦距是_________cm.. 2 1224.有一焦距为4厘米的凸透镜和焦距为-4厘米的凹透镜具有共同的主轴,假设把点光源放在凸透镜前6厘米处的主轴上,则在凸透镜前4厘米处得到一虚像,那么两个透镜之间的距离为___________cm.25.用照相机在公路旁拍摄运动中的汽车的照片.已知车速为 3.6×104m/h,所用照相机镜头的焦距为12cm,镜头到汽车的距离为24m.要想拍得清晰得照片,在曝光的时间里,汽车的像在底片上移动的距离不得超过0.1mm.则曝光时间不能超过________秒.26.一架幻灯机,镜头的焦距为10cm,幻灯片画面的面积为100cm 2,幕布上得到的清晰画面的面积被放大了10000倍.则幕布与镜头间距离是_______cm;幻灯片与镜头之间的距离是____________cm.27.身高h=1.7m 的人以v=1m/s 的速度向路灯走去,在某一时刻,人的影长l 1=1.8m,经过t=2s,人的影长l 2=1.3m,则路灯高度H=__________m.28.如图所示,有一水平放置的平面镜MN,在平面镜上方45cm 处有一与平面镜平行放置的平板ab,在ab 靠镜的一侧有一的光源S.现要在离平面镜5cm 的PQ 虚线上的某一处放一平行于平面镜的挡光板,使反射光不能照射到ab 板上的AB 部分 .已知SA=45cm., AB=45cm ，求出挡光板的最小宽度是___________cm.29.有一焦距为10cm 的凸透镜O 与一平面镜M 向距30cm,凸透镜的光轴与平面镜垂直,在平面镜前15cm 处有一点光源S,那么一共能成________个像;像的性质是_________.30.如图所示,平面镜OM 1与OM 2成θ角,A 为OM 1上一点,光线从A 点出发,对于OM 2的入射角i 1是A M S NB Q。

物理竞赛专题训练(光学)

初中竞赛专项训练—光的反射（每空8分共计120分）1.为了能迅速地判断出日食的食相，我们用线段MN 、PQ 分别表示太阳、月亮，地球上的观察者在A 点。

从A 点作射线AP 、AQ ，则可出现下列四种情况，如图所示。

观察者在A 点看到的食相情况是：甲图中可看到____________，乙图中可看到______________，丙图中可看到___________，丁图中可看到 _________________________。

2.如图所示，A 、B 两个平面镜平行放置，一束光线入射A 镜，反射后从B 镜射出．若保持入射光线不变，而只让B镜转动θ角，则转动后从B 镜射出的光线与A 镜的反射间的夹角为____________________。

3.如图，在圆筒中心放一平面镜，光点Ｓ1发光射到镜面上，反射光在筒壁上呈现光斑Ｓ2，当平面镜绕筒的中轴线Ｏ以角速度ω匀速旋转一小角度时，光点Ｓ1在平面镜里的像Ｓ1′的角速度等于，光斑Ｓ2在平面镜里的像Ｓ2′的角速度等于。

4.如图所示,平面镜OM 1与OM 2成θ角,A 为OM 1上一点,光线从A角i 1是50º,经过来回四次反射后跟OM 2平行,则θ角为__________度。

5.如图所示，一发光点Ｓ从Ａ点沿ＡＢ连线方向做匀速直线运动，速度为ｖ＝3ｍ／ｓ，与出发点Ａ相距Ｌ＝3ｍ处有一垂直于纸面的轴Ｏ，ＯＡ垂直于ＡＢ，平面镜ＭＮ可绕Ｏ点旋转，为使发光点Ｓ经平面镜成的像始终处于与ＡＢ平行的ＰＯ连线上，经时间ｔ＝1ｓ后平面镜转过的角度是。

6.如图所示，平面镜M 开始时与天花板AB 平行，M 与墙的距离为h 。

一束光线沿垂直天花板面方向射到平面镜上的O 点。

现让平面镜绕O 点且垂直纸面的轴以角速度ω匀速转动，当M 转过θ角时，其反射光射到天花板上，形成一光点P 。

此时光点P 运动速度的_________m/s 。

7.如图所示,如xoy 平面内的S 点(位置坐标为x=100cm,y=50cm)有一射灯发出一束发散角为15度的光束，此光束在xoy 平面内匀速转动,转动为每分钟120圈.此光束转至某位置时,经位于x 轴上的平面镜反射后便可射到y 轴上的刻度尺MN 上(M,.N 两点的y 坐标分别为123cm 和50cm).图中PQ 为挡光板,使这些光束不能直接照射到MN 上,每次有镜面反射光照射到MN 上（包括MN 全部被照射和部分被照射）的时间为_________秒（3＝1.73）8.图所示，在X 轴的原点放一点光源S ，距点光源为 a 处放一不透光的边长为a 的正方体物块。

2020年高中物理竞赛习题专题十一：几何光学(Word版含解析)

【预赛三一自招】高中物理竞赛模拟专题之《几何光学》1 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.4d由此可得油的折射率以及光在油中传播的速度为（） (A)17s m 10106,102-⋅⨯ (B) 17s m 10106,210-⋅⨯ (C)18s m 10105.1,210-⋅⨯ (D) 18s m 10105.1,102-⋅⨯ 分析与解如图所示，C 点发出的光线经O 点折射后射向A 点，则由折射定律r n i n sin sin 0=（n 为油的折射率，0n 为空气的折射率），可知油的折射率210/45sin sin sin ===OC CD i r n .光在折射率为n 的介质中速度n c v =，因而可进一步求得光在油中传播的速度1718s m 10106s m 2/10103--⋅⨯=⋅⨯==n c v .故选（B ）.题 13-1 图2 在水中的鱼看来，水面上和岸上的所有景物，都出现在一倒立圆锥里，其顶角为（）（A ）48.8（B ）41.2（C ）97.6（D ）82.4分析与解本题是一个全反射的应用题.根据水的折射率，光线从空气射入水中时反射光的临界角 8.481arcsin≈=ni c,其中n =1.33为水的折射率.如图所示，当光线以90 的最大入射角射入水中时，折射角为r ，故所有射入水中的光线的折射角均小于r ，根据空间旋转对称，水面上所有的景物都落在顶角为 6.9722c==i r 的锥面内.故选（C ）.题 13-2 图3 一远视眼的近点在1 m 处，要看清楚眼前10 cm 处的物体，应佩戴怎样的眼镜（）（A ）焦距为10 cm 的凸透镜（B ）焦距为10 cm 的凹透镜（C ）焦距为11 cm 的凸透镜（D ）焦距为11 cm 的凹透镜分析与解根据薄透镜的成像公式f p p '=-'111，可由物距p 和像距p '计算透镜的像方焦距f '.根据题意，物距p =-0.1 m ，像距p '=-1 m ，则代入公式可求得像方焦距cm 11m 11.0=≈'f .像方焦距为正数，故为凸透镜.正确答案为（C ）4 一平行超声波束入射于水中的平凸有机玻璃透镜的平的一面，球面的曲率半径为10 cm ，试求在水中时透镜的焦距.假设超声波在水中的速度为11s m 1470-⋅=u ，在有机玻璃中的速度为12s m 2680-⋅=u .分析薄透镜的像方焦距公式为210r n n r n n n f Li L i---='，弄清公式中各值代表的物理意义即可求解本题.这里i n n 、0分别为透镜前后介质的折射率，由题意透镜前后介质均为水，故水n n n i ==0;L n 为透镜的折射率；1r 为透镜平的一面的曲率半径，即∞=1r ；2r 为透镜凸的一面的曲率半径，即2r = - 10 cm.解由上述分析可得cm 1.2211212122221112-=-=-=---='u u rn n r r n n r n n n f i5 将一根短金属丝置于焦距为35 cm 的会聚透镜的主轴上，离开透镜的光心为50 cm处，如图所示. (1) 试绘出成像光路图；（2）求金属丝的成像位置.分析（1）凸透镜的成像图只需画出两条特殊光线就可确定像的位置.为此作出以下两条特殊光线：过光心的入射光线折射后方向不变；过物方焦点的入射光线通过透镜入射后平行于主光轴.(2)在已知透镜像方焦距f '和物距p 时，利用薄透镜的成像公式f p p '=-'111即可求得像的位置.解（1）根据分析中所述方法作成像光路图如图所示. (2) 由成像公式可得成像位置为cm 117cm 355035)50(=+-⨯-='+'='f p f p p题 13-5 图6 一架显微镜的物镜和目镜相距为 20 cm ，物镜焦距为7 mm ，目镜的焦距为 5 mm ，把物镜和目镜均看做是薄透镜.试求：（1）被观察物到物镜的距离；（2）物镜的横向放大率；（3）显微镜的视角放大率.分析（1）图示为显微镜的工作原理图.使用显微镜观察物体时，是将物体置于物镜物方焦点o f 外侧附近.调节物镜与目镜的间距d ，使物体经物镜放大成实像(显微镜的中间像)在目镜物方焦点e f 附近.由题意，图中d 和e f 已知，可以求得中间像到物镜的距离，即物体对物镜的像距ef d p -='.则利用薄透镜成像公式就可求得物体到物镜的距离p .(2)物镜的横向放大率可由公式pp V'=直接求出.而显微镜的视角放大率由公式e o 0f f s M ∆-=计算.其中∆为物镜像方焦点到目镜物方焦点的距离.解（1）由分析可知，显微镜的中间像对物镜的距离（像距）为cm 195e =-='f d p而像方焦距f '=7 mm ，则由薄透镜成像公式f p p '=-'111可得观察物到物镜的距离为 mm -7.3mm 19571957=-⨯='-'''=p f p f p（2）物镜的横向放大率为7.26-='=pp V （3）由分析知mm 188mm 57200e o =--=--=∆）（f f d，则显微镜的视角放大率)5()7(188250-⨯-⨯-=M 1343-≈题 13-6 图7 一天文望远镜，物镜与目镜相距90 cm ，放大倍数为 8⨯（即8倍），求物镜和目镜的焦距.分析望远镜的放大率为e o f f M''--=,其中o f '和e f '分别为物镜和目镜的像方焦距.而通常物镜的像方焦点和目镜的物方焦点几乎重合，即目镜和物镜的间距为两者焦距之和，而题中已知o f '+e f '=90 cm ，由此可求o f '和e f '.解由分析可知8e o =''=f f M ，又o f '+e f '=90 cm ，则得物镜和目镜的像方焦距为⎩⎨⎧='='cm10cm80e o f f。

物理竞赛试题与解答（光学）

几何光学7．证明：光线相继经过几个平行分介面的多层介质时，出射光线的方向只与入射方向及两边的折射率有关，与中间各层介质无关。

证：因为界面都是平行的，所以光线在同一层介质中上界面的折射角相等。

如图所示，由折射定律有1212sin sin i n n i = 1312323sin sin sin i n n i n n i ==……………..1111sin sin sin i n n i n n i kk k k k ==--由此可见，最后出射光线的方向只与当初入射方向及两边介质的折射率有关。

8．顶角α很小的棱镜称为光楔。

证明光楔使垂直入射的光线产生偏向角()αδ1-=n ，其中是光楔的折射率。

证明：由于光线垂直入射，帮光线在第一个界面不发生折射。

仅在第二个界面有折射如图，根据折射定律22'sin sin i i n =以及几何关系α=2i ，故 2'sin sin i n =α当α很小时，有22''sin ,sin i i ≈≈αα则上式可写成2'i n =α所以偏向角为()αααδ1'22-=-=-=n n i i这个近似公式，在干涉、衍射、偏振中经常要用到。

9.如图1所示，两个顶角分别为0160=ϕ和0230=ϕ的棱镜胶合在一起（090=∠BCD ）。

折射率有下式给出： 2111λb a n += 2222λb a n +=其中 1.11=a 25110nm b = 3.12=a 242105nm b ⨯=(1)确定使得从任何方向入射的光线在经过AC 面时不发生折射的波长0λ，并求出此情形下的折射率n 1和n 2（2）画出入射角相同的波长为红λ、0λ和蓝λ的三种不同光线的路径；（3）确定组合棱镜的最小偏向角（对于满足（1）中条件的波长）；（4）计算平行于DC 入射且在离开组合棱镜时仍平行于DC 的光线的波长。

φ1φ2n1n2A BDC图1图2λ0解：（1）如果满足)()(0201λλn n = ，则波长为0λ的光线从任何方向入射在AC 面上将不发生折射，所以0λ满足关系式：222211λλb a b a +=+解得 nm a a b b 50021120=--=λ在此情形下折射率为 5.1)()(0201==λλn n（2）对波长比0λ长的红光，n 1和n 2均小于1.5。

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 。

国中学生物理竞赛真题大全光学

国中学生物理竞赛真题大全光学TYYGROUP system office room 【TYYUA16H-TYY-TYYYUA8Q8-全国中学生物理竞赛真题汇编---光学1.（19Y5）五、（20分）图预19-5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30.0cmf=的两个完全相同的凸透镜L1和 L2．若在L1的前焦面上距主光轴下方14.3cmy=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．2.（21Y6）六、（15分）有一种高脚酒杯，如图所示。

杯内底面为一凸起的球面，球心在顶点O下方玻璃中的C点，球面的半径R＝，O到杯口平面的距离为。

在杯脚底中心处P点紧贴一张画片，P点距O点。

这种酒杯未斟酒时，若在杯口处向杯底方向观看，看不出画片上的景物，但如果斟了酒，再在杯口处向杯底方向观看，将看到画片上的景物。

已知玻璃的折射率n1＝，酒的折射率n2＝。

试通过分析计算与论证解释这一现象。

3．（22Y3）三、(18分)内表面只反射而不吸收光的圆筒内有一半径为尺的黑球，距球心为2R处有一点光源S，球心p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?4．（16F2）（25分）两个焦距分别是1f和2f的薄透镜1L和2L，相距为d，被共轴地安置在光具座上。

1. 若要求入射光线和与之对应的出射光线相互平行，问该入射光线应满足什么条件？ 2. 根据所得结果，分别画出各种可能条件下的光路示意图。

5．（17F2）如图1所示，在真空中有一个折射率为ｎ（ｎ＞ｎ0，ｎ0为真空的折射率），半径为ｒ的质地均匀的小球，频率为ν的细激光束在真空中沿直线ＢＣ传播，直线BC与小球球心O 的距离为ｌ（ｌ＜ｒ），光束于小球体表面的点Ｃ经折射进入小球（小球成为光传播的介质），并于小球表面的点D又经折射进入真空．设激光束的频率在上述两次折射后保持不变．求在两次折射过程中激光束中一个光子对小球作用的平均力的大小．图16.（17F6）、普通光纤是一种可传输光的圆柱形细丝，由具有圆形截面的纤芯Ａ和包层Ｂ组成，Ｂ的折射率小于Ａ的折射率，光纤的端面和圆柱体的轴垂直，由一端面射入的光在很长的光纤中传播时，在纤芯Ａ和包层Ｂ的分界面上发生多次全反射．现在利用普通光纤测量流体F的折射率．实验方法如下：让光纤的一端（出射端）浸在流体F中．令与光纤轴平行的单色平行光束经凸透镜折射后会聚光纤入射端面的中心Ｏ，经端面折射进入光纤，在光纤中传播．由点Ｏ出发的光束为圆锥形，已知其边缘光线和轴的夹角为α，如图3甲所示．最后光从另一端面出射进入流体Ｆ．在距出射端面ｈ1处放置一垂直于光纤轴的毛玻璃屏Ｄ，在Ｄ上出现一圆形光斑，测出其直径为ｄ1，然后移动光屏Ｄ至距光纤出射端面ｈ２处，再测出圆形光斑的直径ｄ２，如图3乙所示．图31．若已知Ａ和Ｂ的折射率分别为ｎＡ与ｎＢ，求被测流体F 的折射率ｎＦ的表达式．2．若ｎＡ、ｎＢ和α０均为未知量，如何通过进一步的实验以测出ｎＦ的值?7．(18F1)（22分）有一放在空气中的玻璃棒，折射率 1.5n =，中心轴线长45cm L =，一端是半径为110cm R =的凸球面．1．要使玻璃棒的作用相当于一架理想的天文望远镜（使主光轴上无限远处物成像于主光轴上无限远处的望远系统），取中心轴线为主光轴，玻璃棒另一端应磨成什么样的球面？2．对于这个玻璃棒，由无限远物点射来的平行入射光柬与玻璃棒的主光轴成小角度1φ时，从棒射出的平行光束与主光轴成小角度，求21/φφ（此比值等于此玻璃棒望远系统的视角放大率）．8．（19F5）（20分）薄凸透镜放在空气中，两侧焦点和透镜中心的距离相等。

中学生物理竞赛1-32光学试题分类汇编

光学（32-16）如示意图所示，一垂直放置的高为15.0cm的圆柱形中空玻璃容器，其底部玻璃较厚，底部顶点A到容器底平面中心B点的距离为8.0cm，底部上沿为一凹起的球冠，球心C点在A点的正下方，球的半径为1.75cm，已知空气和容器玻璃的折射率分别为和，只考虑近轴光线成像，已知，当时，sin=。

（1）当容器内未装任何液体时，求从B点发出的光线通过平凹玻璃柱，在玻璃柱对称轴上所成像的位置，并判断像的虚实；（2）当容器内装满折射率为1.30的液体时，求从B点发出的光线通过平凹玻璃柱上表面折射后所成像的位置，并判断这个像的虚实。

（31-8）如图所示，两个薄透镜L1和L2共轴放置，已知L1的焦距，L2的焦距，两透镜之间的距离也是。

小物体位于物面p上，物距u1=3。

（1）小物体经过这两个透镜所成的像在L2的__边，到L2的距离为____，是___像（填“实”或“虚”）、___像（填“正”或“倒”），放大率为_____。

（2）现把两个透镜位置调换，若还要使给定的原物体在原处成像，；两透镜作为整体应沿光轴向_____边移动距离_____，这个新的像是___像（填“实”或“虚”）、 ___像（填“正”或“倒”），放大率为_____。

（31-11）如图所示，一水平放置的厚度为t的折射率为n的平行玻璃砖，下表面镀银（成反射镜）。

一物点A位于玻璃砖的上方距玻璃砖的上表面h处。

观察者在A点附近看到了A的像，A点的像到A点的距离等于多少？不考虑光经玻璃上表面的反射。

（30-1）下列说法正确的是：A. 一束单色光从真空射入时，在玻璃表面处发生折射现象，这与光在玻璃中的传播速度不同于在真空中的传播速度有关B. 白纸上有两个非常靠近的小黑斑，实际上是分开的，没有重叠部分.但通过某一显微镜所成的象却是两个连在一起的没有分开的光斑，这与光的衍射现象有关C. 雨后虹的形成与光的全反射现象有关D. 老年人眼睛常变为远视眼，这时近处物体通过眼睛所成的像在视网膜的前方（瞳孔与视网膜之间），故看不清（30-5）图示两条虚线之间为一光学元件所在处，AB为其主光轴.P是一点光源，其傍轴光线通过此光学元件成像于Q点.该光学元件可能是（）A. 薄凸透镜B. 薄凹透镜C. 凸球面镜D. 凹球面镜（30-8）一线光源，已知它发出的光包含三种不同频率的可见光，若要使它通过三棱镜分光，最后能在屏上看到这三种不同频率的光的谱线，则除了光源、三棱镜和屏外，必须的器件至少还应有______________.其中一个的位置应在______________和______________之间，另一个的位置应在______________和______________之间.（30-8）图中L为一薄凸透镜，ab为一发光圆面，二者共轴，S为与L平行放置的屏，已知这时ab可在屏上成清晰的像．现将透镜切除一半，只保留主轴以上的一半透镜，这时ab在S上的像A．尺寸不变，亮度不变．B．尺寸不变，亮度降低．C．只剩半个圆，亮度不变．D．只剩半个圆，亮度降低（28-7）近年来，由于“微结构材料”的发展，研制具有负折射率的人工材料的光学性质及其应用，已受人们关注．对正常介质，光线从真空射人折射率为n的介质时，人射角和折射角满足折射定律公式，人射光线和折射光线分布在界面法线的两侧；若介质的折射率为负，即n<0，这时人射角和折射角仍满足折射定律公式，但人射光线与折射光线分布在界面法线的同一侧．现考虑由共轴的两个薄凸透镜L1和L2构成的光学系统，两透镜的光心分别为O1和O2，它们之间的距离为s．若要求以与主光轴成很小夹角的光线人射到O1能从O2出射，并且出射光线与人射光线平行，则可以在O1和O2之间放一块具有负折射率的介质平板，介质板的中心位于OO’的中点，板的两个平行的侧面与主光轴垂直，如图所示．若介质的折射率n= -1.5，则介质板的厚度即垂直于主光轴的两个平行侧面之间的距离 d = ．（27-14）假设把地球大气等效于一个具有一定厚度和折射率均匀的透光气体球壳，其折射率取n＝1.00028，把地球看作圆球。

全国中学生物理奥赛预赛08-18年分类光学(几何光学、物理光学)

光学（几何光学、物理光学、原子物理）一、选择题.本题共5小题，每小题6分.在每小题给出的4个选项中，有的小题只有一项符合题意，有的小题有多项符合题意.全部选对的得6分，选对但不全的得3分，有选错或不答的得0分.1.（25届）用光照射处在基态的氢原子，有可能使氢原子电离。

下列说法中正确的是A. 只要光的光强足够大，就一定可以使氢原子电离B. 只要光的频率足够高，就一定可以使氢原子电离C. 只要光子的能量足够大，就一定可以使氢原子电离D. 只要光照的时间足够长，就一定可以使氢原子电离2．（26届）多电子原子核外电子的分布形成若干壳层，K壳层离核最近，L壳层次之，M壳层更次之，……，每一壳层中可容纳的电子数是一定的，当一个壳层中的电子填满后，余下的电子将分布到次外的壳层．当原子的内壳层中出现空穴时，较外壳层中的电子将跃迁至空穴，并以发射光子（X光）的形式释放出多余的能量，但亦有一定的概率将跃迁中放出的能量传给另一个电子，使此电子电离，这称为俄歇（Auger）效应，这样电离出来的电子叫俄歇电子．现用一能量为40.00keV的光子照射Cd（镐）原子，击出Cd原子中K层一个电子，使该壳层出现空穴，己知该K层电子的电离能为26.8keV．随后，Cd原子的L 层中一个电子跃迁到K层，而由于俄歇效应，L层中的另一个的电子从Cd原子射出，已知这两个电子的电离能皆为4.02keV，则射出的俄歇电子的动能等于A．( 26.8－4.02－4.02 ) keV B．(40.00－26.8－4.02 ) keVC．( 26.8－4.02 ) keV D．( 40.00－26.8 + 4.02 ) keV3．（29届）图中L为一薄凸透镜，ab为一发光圆面，二者共轴，S为与L平行放置的屏，已知这时ab可在屏上成清晰的像．现将透镜切除一半，只保留主轴以上的一半透镜，这时ab在S上的像A．尺寸不变，亮度不变．B．尺寸不变，亮度降低．C．只剩半个圆，亮度不变．D．只剩半个圆，亮度降低．4.（30届）下列说法正确的是：A.一束单色光从真空射入时，在玻璃表面处发生折射现象，这与光在玻璃中的传播速度不同于在真空中的传播速度有关B.白纸上有两个非常靠近的小黑斑，实际上是分开的，没有重叠部分.但通过某一显微镜所成的象却是两个连在一起的没有分开的光斑，这与光的衍射现象有关C.雨后虹的形成与光的全反射现象有关D.老年人眼睛常变为远视眼，这时近处物体通过眼睛所成的像在视网膜的前方（瞳孔与视网膜之间），故看不清5.（30届）由玻尔理论可知，当氢原子中的核外电子由一个轨道跃迁到另一轨道时，有可能A. 发射出光子，电子的动能减少，原子的势能减少B. 发射出光子，电子的动能增加，原子的势能减少C. 吸收光子，电子的动能减少，原子的势能增加D. 吸收光子，电子的动能增加，原子的势能减少6、（30届）图示两条虚线之间为一光学元件所在处，AB为其主光轴.P是一点光源，其傍轴光线通过此光学元件成像于Q点.该光学元件可能是A.薄凸透镜B.薄凹透镜C.凸球面镜D.凹球面镜7.（32届）23892U（铀核）衰变为22288Rn（氡核）要经过A.8次α衰变，16次β衰变B.3次α衰变，4次β衰变C.4次α衰变，16次β衰变D. 4次α衰变，4次β衰变8．如图，O点是小球平抛运动抛出点；在O点有一个频闪点光源，闪光频率为30Hz；在抛出点的正前方，竖直放置一块毛玻璃，小球初速度与毛玻璃平面垂直．在小球抛出时点光源开始闪光．当点光源闪光时，在毛玻璃上有小球的一个投影点．已知图中O点与毛玻璃水平距离L=1．20 m，测得第一、二个投影点之间的距离为0.05 m．取重力加速度g=10m/s2．下列说法正确的是A.小球平抛运动的初速度为4m/sB．小球平抛运动过程中，在相等时间内的动量变化不相等C．小球投影点的速度在相等时间内的变化量越来越大D.小球第二、三个投影点之间的距离0．15m9.（35届）居里夫人发现了元家钋（Po), 其衰变的核反应方程式为→+其中，a、b、c、d、e、f的值依次为A. 211、84、4、2、1、0B. 210、84、4、2、0、0C. 207、84、1、1、0、1D. 207、83、1、1、0、010．(34届）下述实验或现象中，能够说明光具有粒子性的是( )A．光的双缝干涉实验B．黑体辐射C．光电效应D．康普顿效应11．（34届）假设原子核可视为均匀球体。

高中物理竞赛：几何光学(优选.)

最新文件---------------- 仅供参考--------------------已改成-----------word 文本 --------------------- 方便更改几何光学 §1几何光学基础1、光的直线传播：光在同一均匀介质中沿直线传播。

2、光的独立传播：几束光在交错时互不妨碍，仍按原来各自的方向传播。

3、光的反射定律：①反射光线、入射光线和法线在同一平面内；②反射光线和入射光线分居法线两侧；③反射角等于入射角。

4、光的折射定律：①折射光线、入射光线和法线在同一平面内；②折射光线和入射光线分居法线两侧；③入射角1i 与折射角2i 满足2211sin sin i n i n =；④当光由光密介质向光疏介质中传播，且入射角大于临界角C 时，将发生全面反射现象（折射率为1n 的光密介质对折射率为2n 的光疏介质的临界角12sin n n C =）。

几何光学 §2光的反射2.1组合平面镜成像组合平面镜：由两个以上的平面镜组成的光学系统叫做组合平面镜，射向组合平面镜的光线往往要在平面镜之间发生多次反射，因而会出现生成复像的现象。

先看一种较简单的现象，两面互相垂直的平面镜（交于O 点）镜间放一点光源S （图1），S 发出的光线经过两个平面镜反射后形成了1S 、2S 、3S 三个虚像。

用几何的方法不难证明：这三个虚像都位于以O 为圆心、OS 为半径的圆上，而且S 和1S 、S 和2S 、1S 和3S 、2S 和3S 之间都以平面镜（或它们的延长线）保持着对称关系。

用这个方法我们可以容易地确定较复杂的情况中复像的个数和位置。

S S 2图1两面平面镜AO 和BO 成60º角放置（图2），用上述规律，很容易确定像的位置：①以O 为圆心、OS 为半径作圆；②过S 做AO 和BO 的垂线与圆交于1S 和2S ；③过1S 和2S 作BO 和AO 的垂线与圆交于3S 和4S ；④过3S 和4S 作AO 和BO 的垂线与圆交于5S ，51~S S 便是S 在两平面镜中的5个像。

物理竞赛作业(几何光学)

物理竞赛作业（光学）姓名_______________1.如图所示，某人的眼睛在E处通过放大镜L观察标尺M，F为L的焦点，他既能通过L看到M上一部分刻度，又能直接从镜外看到一部分刻度．试在题图上用作图法求出他看不到的M上的刻度值的范围2．设有两凸透镜L1和L2，它们的焦距各为20cm和30cm，两者相距10cm，在L1前100cm 处放一高4.5cm的物体，求最后所成像的位置、大小和性质，并作图．3．图为一凹球面镜，球心为C，内盛透明液体，已知C至液面的高度CE为40厘米，主轴C0上有一物体A，物离液面高度AE恰好为30厘米时，物A的实像和物处于相同的高度．实验时光圈直径很小，可以保证近轴光线成像．试求该透明液体的折射率n．4.要在一张照片上同时拍摄物体正面和几个不同侧面的像,可以在物体的后面放两个直立的大平面镜AO和BO,使物体和它对两个平面镜所成的像都摄入照相机.如图(a)图所示,图中带箭头的圆圈P代表一个人的头部,白色、半圆代表人的脸部,此人正面对着照相机的镜头；有斜线的半圆代表脑后的头发；箭头表示头顶上的帽子,(c)图为俯视图.若两平面镜的夹角么∠AOB=72°,设人头的中心恰好位于角平分线OC上,且照相机到人的距离远大于人到平面镜的距离.(1)试在右(c)图中画出P的所有的像的位置并用空白和斜线分别表示人脸和头发,以表明各个像的方位.(2)在右图(b)中的方框中画出照片上得到的所有的像(分别用空白和斜线表示人脸和头发,用箭头表示头顶上的帽子)5.某同学用一块直径12.5cm，焦距1m的凸透镜L l和一块直径1 cm，焦距10cm的凸透镜L2，自制一个开普勒望远镜．(1)当用它沿水平方向观察50m远处的旗杆并使其最终成像于10m远处时，镜筒的长度应多大?这时旗杆如果位于望远镜的轴线所在的竖直面上，它上面应有多长的一段被观察到?(2)如果要使被观察到的旗杆长度增加一倍，且尽可能增加像的亮度，不改变镜筒的长度而在物镜和目镜之间放上一块适当的凸透镜就可以，则这个透镜应放在f什么位置?直径及焦距应多大?。

物理竞赛几何光学训练(含答案)

D 几何光学训练题1．对于下列光现象的说法中，正确的是（）A ．夏天烈日照射下公路远望像洒了一层水一样，这是光的全反射现象B ．通过玻璃三棱镜看到的像比物体实际位置要低C ．光导纤维是利用光的全反射现象制成的D ．手术台上的无影灯消除影子是由于光没直线传播的形成的 2.对于光的传播,下列说法中正确的是( ). A.一定颜色的光传播度大小由媒质决定B.不同颜色的光在同一种媒质中传播时,波长越短的光传播速度越快C.同一频率的光在不同媒质波长不同,而在真空中的波长最长D.同一色光的频率随传播速度不同而改变3．简易潜望镜中的两块平面镜中心点之间的距离为Ｌ，通过潜望镜观察水平正前方的物体，看到像的位置比物体的实际位置（）.A.水平方向远Ｌ，竖直方向低ＬB.水平方向远Ｌ，竖直方向高ＬC.水平方向近Ｌ，竖直方向高ＬD.水平方向近Ｌ，竖直方向低Ｌ4.某一单色光在折射率为n 1的媒质中传播时,它的波长、频率和波速分别用λ1、γ1和υ1表示,在折射度为n 2的媒质中,分别用λ2、γ2和υ2表示,以上这些物理量存在如下的关系( ).5.在两束频率相同的单色光的交点前放一块平行的玻璃砖后，则交点的位置与不放玻璃砖前相比（）.（如图7－2－4所示）A.不变B.向左C.向右D.向左还是向右由光的频率大小决定6．点光源S 通过带有圆孔的挡板N ，照射到屏M 上，形成直径为d 的亮圆．如果在挡板靠近光屏一侧放上一块厚玻璃砖，如图20-14所示，这时点光源通过圆孔和玻璃，在屏上形成直径为D 的亮圆．则直径D 和d 的大小关系为（）A ．d >DB ．d =DC ．d <D D ．无法确定7．如图所示,任意一条光线射向夹角为ϕ的两平面镜的相对镜面上,相继经两镜面反射后,最后射出线与最初入射线的方向间夹角应为( )(A) ϕ (B)2ϕ (C)3ϕ (D)4ϕ8．某同学为了研究光的色散，设计了如下实验：在墙角放置一个盛水的容器，其中有一块与水平面成45°角放置的平面镜M ，如图所示，一细束白光斜射向水面，经水折射向平面镜，被平面镜反射经水面折射后照在墙上，该同学可在墙上看到 ( ) A ．上紫下红的彩色光带 B ．上红下紫的彩色光带 C ．外红内紫的环状光带 D ．一片白光 9．如图所示，两个同种玻璃制成的棱镜，顶角α1 略大于α2 ，两单色光1和2分别垂直入射三棱镜，其出射光线与第二界面的夹角β1 =β2 ，则A 、在棱镜中1光的折射率比2光小B 、在光谱中，1光比较靠近红光C 、在棱镜中1光的传播速度比2光的小D 、把此两光由水中射向空气，产生全反射时，1光的临界角比2光的临界角大。

初中物理竞赛训练(光学)

物理竞赛专题训练(光学部分1一、选择题(每小题3分,共33分1. 在没有其他光照的情况下,舞台追舞灯发出的红光照在穿白色上衣、蓝色裙子的演员身上,观众看到她 (A.全身呈蓝色B.全身红色C.上衣呈红色,裙子呈蓝色D.上衣呈红色,裙子呈黑色2. 人在水中看岸上的东西要变得高大,图1中描述这一现象的四幅光路图中正确的是(3.下列现象中由于光的折射产生的是(A.用光亮的金属勺的背面照脸看到的像B.平静湖面上看到岸边景物的倒像C.太阳光通过三棱镜发生色散D.日食和月食现象4.关于平面镜成像,下列说法中正确的是(A.人靠近镜面时,像不变,像到镜面距离变小,人看像时视角变大。

B.人靠近镜面时,像变大,像到镜面距离变小,人看像时视角变大。

C.人远离镜面时,像变小,像到镜面距离变大,人看像时视角变小。

D.人远离镜面时,像不变,像到镜面距离变大,人看像时视角不变。

5.在“研究凸透镜成像”实验中,当光屏、透镜及烛焰的相对位置如图2所示时,恰好在屏上能看到烛焰缩小的像,由此可判断凸透镜的焦距(A.小于9厘米B.大于9厘米C.等于9厘米D.大于9厘米而小于18厘米6.如图3所示,水平桌面上斜放着一个平面镜,桌上有一个小球向镜面滚去。

要想使平面镜中小球的像沿着竖直方向落下,则镜面与桌面间的夹角。

应为(A.300B。

450C.600D.9007.光线由空气射入半圆形玻璃砖,再由玻璃砖射入空气,图4所示是几种可能的光路图,O点是半圆形玻璃砖的圆心,指出哪些情况是不可能发生的(8.一位同学在光具座上做“研究凸透镜成像”的实验。

当光屏、透镜及烛焰的相对位置如图5 中所示时,恰能在光屏上得到一个清晰的像。

由此判断,他所用凸透镜的焦距(A.一定大于30厘米B.一定小于10厘米C.一定在10厘米到15厘米之间D.一定在10厘米到20厘米之间9.一物体在透镜前20cm处,当它向远离透镜方向移动时,其倒立像的移动的速度小于物体移动速度,可见此透镜是(A.凸透镜、焦距小于10cmB.凸透镜、焦距大于10cmC.凹透镜、焦距小于10cmD.凹透镜、焦距大于10cm10.老师在给同学照相时,发现镜头上落了一只苍蝇,则(A、照出的相片上有一只放大的苍蝇B、照出的相片上有一只缩小的苍蝇C、照片上没有苍蝇,只是照片略暗一些D、无法判断11.小明的爷爷和奶奶都是老花眼,爷爷的更重一些,小明的爸爸是近视眼。

初中光学竞赛试题及答案

初中光学竞赛试题及答案1. 光的折射现象是指光线从一种介质进入另一种介质时，其传播方向发生改变的现象。

请解释折射现象产生的原因，并说明折射角与入射角的关系。

答案：折射现象产生的原因是由于光在不同介质中的传播速度不同，导致光线在进入新介质时方向发生改变。

折射角与入射角的关系遵循斯涅尔定律，即n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)，其中n1和n2分别为两种介质的折射率，θ1为入射角，θ2为折射角。

2. 凸透镜和凹透镜对光线有何作用？请分别描述它们对平行光线的处理方式。

答案：凸透镜对光线有会聚作用，能使平行于主光轴的光线汇聚于一点，称为焦点。

凹透镜对光线有发散作用，能使平行于主光轴的光线发散，看起来像是从焦点发散出来的。

3. 描述平面镜成像的特点，并解释为什么平面镜能产生虚像。

答案：平面镜成像的特点是成正立、等大的虚像，且物像关于镜面对称。

平面镜能产生虚像的原因是光线在镜面发生反射后，反射光线的反向延长线相交于一点，形成虚像，而实际光线并未在此汇聚。

4. 什么是光的干涉现象？请举例说明日常生活中的干涉现象。

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条纹或光强分布不均匀的现象。

日常生活中的干涉现象包括肥皂泡表面的彩色条纹、激光干涉仪测量物体的平整度等。

5. 请解释光的衍射现象，并说明衍射现象对光学成像的影响。

答案：光的衍射现象是指光波在遇到障碍物或通过狭缝时，光波会发生弯曲和扩散，形成明暗相间的衍射图样。

衍射现象对光学成像的影响主要表现在成像的清晰度和分辨率上，衍射限制了成像系统能够分辨的最小细节，导致成像边缘出现模糊。

6. 什么是全反射现象？请说明全反射发生的条件。

答案：全反射现象是指当光从折射率较高的介质进入折射率较低的介质时，如果入射角大于临界角，光线将完全反射回原介质，不会发生折射。

全反射发生的条件是光必须从折射率较高的介质向折射率较低的介质传播，且入射角大于临界角。

物理竞赛几何光学训练(含答案)

D 几何光学训练题1．对于下列光现象的说法中，正确的是（）A ．夏天烈日照射下公路远望像洒了一层水一样，这是光的全反射现象B ．通过玻璃三棱镜看到的像比物体实际位置要低C ．光导纤维是利用光的全反射现象制成的D ．手术台上的无影灯消除影子是由于光没直线传播的形成的 2.对于光的传播,下列说法中正确的是( ). A.一定颜色的光传播度大小由媒质决定B.不同颜色的光在同一种媒质中传播时,波长越短的光传播速度越快C.同一频率的光在不同媒质波长不同,而在真空中的波长最长D.同一色光的频率随传播速度不同而改变3．简易潜望镜中的两块平面镜中心点之间的距离为Ｌ，通过潜望镜观察水平正前方的物体，看到像的位置比物体的实际位置（）.A.水平方向远Ｌ，竖直方向低ＬB.水平方向远Ｌ，竖直方向高ＬC.水平方向近Ｌ，竖直方向高ＬD.水平方向近Ｌ，竖直方向低Ｌ4.某一单色光在折射率为n 1的媒质中传播时,它的波长、频率和波速分别用λ1、γ1和υ1表示,在折射度为n 2的媒质中,分别用λ2、γ2和υ2表示,以上这些物理量存在如下的关系( ).5.在两束频率相同的单色光的交点前放一块平行的玻璃砖后，则交点的位置与不放玻璃砖前相比（）.（如图7－2－4所示）A.不变B.向左C.向右D.向左还是向右由光的频率大小决定6．点光源S 通过带有圆孔的挡板N ，照射到屏M 上，形成直径为d 的亮圆．如果在挡板靠近光屏一侧放上一块厚玻璃砖，如图20-14所示，这时点光源通过圆孔和玻璃，在屏上形成直径为D 的亮圆．则直径D 和d 的大小关系为（）A ．d >DB ．d =DC ．d <D D ．无法确定7．如图所示,任意一条光线射向夹角为ϕ的两平面镜的相对镜面上,相继经两镜面反射后,最后射出线与最初入射线的方向间夹角应为( )(A) ϕ (B)2ϕ (C)3ϕ (D)4ϕ8．某同学为了研究光的色散，设计了如下实验：在墙角放置一个盛水的容器，其中有一块与水平面成45°角放置的平面镜M ，如图所示，一细束白光斜射向水面，经水折射向平面镜，被平面镜反射经水面折射后照在墙上，该同学可在墙上看到 ( ) A ．上紫下红的彩色光带 B ．上红下紫的彩色光带 C ．外红内紫的环状光带 D ．一片白光 9．如图所示，两个同种玻璃制成的棱镜，顶角α1 略大于α2 ，两单色光1和2分别垂直入射三棱镜，其出射光线与第二界面的夹角β1 =β2 ，则A 、在棱镜中1光的折射率比2光小B 、在光谱中，1光比较靠近红光C 、在棱镜中1光的传播速度比2光的小D 、把此两光由水中射向空气，产生全反射时，1光的临界角比2光的临界角大。

初中物理与光学竞赛试题

初中物理与光学竞赛试题一、选择题（每题2分，共20分）1. 光在真空中的速度是：A. 3×10^5 km/sB. 3×10^8 km/sC. 3×10^7 km/sD. 3×10^6 km/s2. 下列关于光的反射，说法正确的是：A. 反射光线、入射光线和法线在同一平面内B. 反射角等于入射角C. 反射光线和入射光线分居在法线的两侧D. 以上都是3. 折射现象中，当光线从空气斜射入水中时，折射角：A. 等于入射角B. 大于入射角C. 小于入射角D. 无法确定4. 以下哪种现象不属于光的干涉现象：A. 肥皂泡上的彩色条纹B. 激光全反射C. 双缝干涉实验D. 薄膜干涉5. 以下哪种现象不属于光的衍射现象：A. 光绕过障碍物继续传播B. 通过单缝的光形成衍射图样C. 通过双缝的光形成干涉图样D. 通过小孔的光形成衍射图样二、填空题（每空2分，共20分）6. 光的三原色是________、________和________。

7. 当一束平行光通过一个凸透镜时，光线会汇聚在一点，这一点称为________。

8. 光的色散现象是指光通过某种介质时，不同波长的光折射角________。

9. 光的干涉现象是指两个或多个相干光波在空间相遇时，它们的振幅________。

10. 光的衍射现象是指光波在遇到障碍物或通过小孔时，光波会偏离原来的直线传播路径，向________传播。

三、简答题（每题10分，共20分）11. 请简述光的全反射现象及其应用。

12. 请简述光的偏振现象及其在生活中的应用。

四、计算题（每题15分，共30分）13. 已知一束光线从空气斜射入水中，入射角为45°，求折射角。

14. 已知一束光线通过一个焦距为20cm的凸透镜，求当物体距离透镜30cm时，像的位置和大小。

五、实验题（10分）15. 设计一个实验来验证光的折射现象，并描述实验步骤和预期结果。

物理竞赛光学专题练习(带详解)

物理竞赛光学专题练习（带详解)一、单选题1．有3种不同波长的光，每种光同时发出、同时中断，且光强都相同，总的光强为I，脉冲宽度(发光持续时间)为τ，光脉冲的光强I随时间t的变化如图所示。

该光脉冲正入射到一长为L的透明玻璃棒，不考虑光在玻璃棒中的传输损失和端面的反射损失。

在通过玻璃棒后光脉冲的光强I随时间t的变化最可能的图示是(虚线部分为入射前的总光强随时间变化示意图)( )A．B．C．D．2．埃及的古夫（Khufu）金字塔内有一条狭窄通道，尽头处被一块镶有两个铜制把手的石块堵住，如图所示．考古学家曾利用一台机器人来探测石块后面隐藏的秘密，该机器人上配备的探测设备有：（甲）超声波回声探测器、（乙）导电性传感器、（丙）可穿透石块的雷达．机器人沿着通道到达石块前，进行了以下探测工作：（1）两个铜把手在石块背面是否彼此连接；（2）石块是否能够移动；（3）在石块后面是否还有其他物体；（4）石块的厚度．针对上述各项探测工作，下表中哪一选项内所选的探测设备最合适?（）A．AB．BC．CD．D3．根据光的薄膜干涉原理，可用下图甲的装置检查被检平面是否平整．如果被检平面是平整的，那么被检平面就与透明标准样板之问形成一层很薄的、横截面为三角形的空气层，此时若用平行的单色光按图甲所示的方式照射透明样板，便可看到彼此平行的、等间距的、明暗相间的条纹，如图乙所示．如果在某次检验中看到了如图丙所示的条纹，则据此可知，被检平面有缺陷处的缺陷类型属于（）A．凸起B．凹下C．可能凸起，也可能凹下D．无法判断二、解答题4．图a是基于全内反射原理制备的折射率阶跃型光纤及其耦合光路示意图.光纤内芯直径50μm，折射率n1=1.46；它的玻璃外包层的外径为125μm，折射率n2=1.45.氦氖激光器输出一圆柱形平行光束，为了将该激光束有效地耦合进入光纤传输，可以在光纤前端放置一微球透镜进行聚焦和耦合，微球透镜的直径D=3.00mm，折射率n=1.50.已知激光束中心轴通过微球透镜中心，且与光纤对称轴重合.空气折射率n0=1.00.(1)为了使光线能在光纤内长距离传输，在光纤端面处光线的最大入射角应为多大?(2)若光束在透镜聚焦过程中满足近轴条件，为了使平行激光束刚好聚焦于光纤端面(与光纤对称轴垂直)处，微球透镜后表面中心顶点O与光纤端面距离应为多大?(3)为了使进入光纤的全部光束能在光纤内长距离传输，平行入射激光束的直径最大不能超过多少?5．小明到九寨沟游览后在整理照片时发现，许多风景照片都有这样的共性：如图所示，池水淸澈见底，近处水面下的景物都看得很淸楚，而远处水面下的景物却看不清楚，在远离岸边的水面上只能看到山和树木的倒影，且这些倒影明显没有真实景物那样明亮。

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