应用光学第一章习题库

第一章 几何光学基本原理

一．典型例题

例1 . 游泳者在水中向上仰望，能否感觉整个水面都是亮的？ 解：本题是全反射现象和光路可逆现象的综合运用。

水的折射率n 水 =1.33，空气的折射率n 空 =1.当光线由水进入空气，是

由高折射率介质进入低折射率介质，可以发生全反射，即由水中发出的光线射到水面上时，如果入射角达到临界角，出射光线将掠过分界面。换一个角度看，和水面趋于平行的光，折射后进入水中一点A,它在水面下的折射角即为临界角0I 。在以水中一点A 为锥顶，半顶角

为0I 的圆锥范围内，水面上的光线可以射到A 点，所以游泳者在水中

仰望天空，不能感觉整个水面都是明亮的，而只能看到一个明亮的圆，圆当然的大小当然与游泳者所在的水深有关，如图所示。

下面求出临界角I0的大小 sinI0 等于n 空与n 水的比值等于0.75设水深为H ，则明亮圆半径R=0tan H I

例1-2：一速光由玻璃（n=1.5)进入水（n=1.33),若以45°角入射，试求折射角。

解：本题直接应用斯涅耳定律即可。

11sin n i =22sin n i

1n = 1.5 , 2n = 1.33 , 1sin 45i =

1.5sin 45°= 1.33sin 2i

sin 2i = 0.749

I = 52.6°。

折射角为52.6度。

二．习题

1-1 有时看到玻璃窗户上映射的太阳特别耀眼，这是否是由于窗玻璃表面发生了全反射？

1-2 射击水底目标时，是否可以和射击地面目标一样进行瞄准？ 1-4 汽车驾驶室两侧和马路转弯处安装的反光镜为什么要做成凸面，而不做成平面？

1-5 观察清澈见底的河床底部的卵石，看来约在水下半米深处，问实际河水比半米深还是比半米浅？

1-6 人眼垂直看水池1米深处的物体，水的折射率为1.33，试问该物体的像到水面的距离是多少？

1-7平行光速投射到一水槽中，光速的一部分在顶面反射而另一部分在底面反射，如图所示，试证明两束返回到入

射介质的光线是平行的。1-8 构成透镜的二表面的球心相互重合的透镜称为同心透镜，同心透镜对光束起发散作用还是会聚作用？

1-9 物体透过透镜成一虚像，用屏幕是否可以接收到这个像？如果用人眼观察，是否可以看到这个像？

1-10 共轴理想光学系统具有哪些成像性质？

1-11 光学系统第一面前面的空间为物空间，最后一面后边的空间是像空间，这种说法对吗？

1-12 什么叫理想光学系统？理想光学系统具有那些性质？

1-13什么叫理想像？理想像有何实际意义？