几何光学典型例题
几何光学例题
高三物理复习:《光的折射》光学元件一：二面平行的玻璃砖：一、所谓二面平行的玻璃砖一般是指入射面和出射面平行的棱柱。
二、如图，当光线从上表面入射，从下表面出射时，其特点是：⑴出射光线和入射光线平行，且在上下表面不会发生全反射；⑵对光线有偏折作用，出射光线的侧移和折射率、入射角、玻璃砖的厚度有关；⑶一束白光在入射后就发生色散，顺序从左向右为：紫 红，且出射时仍平行；⑷可利用玻璃砖测定玻璃的折射率。
例1、、一束复色可见光射到置于空气中的平板玻璃上，穿过玻璃后从下表面射出，变为a、b两束平行单色光，如图所示,对于两束单色光来说A、玻璃对a光的折射率较大B、a光在玻璃中传播的速度较大C、b光每个光子的能量较大D、b光的波长较长例2、如图，两个同样的玻璃直角三棱镜ABC，两者的AC面是平行放置的，在它们之间是均匀的末知透明介质，一单色细光束0垂直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、只可能是4、6中的一条例3、在折射率为n，厚度为d的玻璃平板上方的空气中有一点光源S，从S发出的光线SA以角度θ入射到玻璃板上表面，经过玻璃板后，从下表面射出，如图所示，若沿此光线传播的光从光源到玻璃上表面的传播时间与在玻璃中的传播时间相等，点光源S到玻璃上表面的垂直距离应是多少？例4、如图所示，用透明材料做成一长方体形的光学器材，要求从上表面射入的光线可能从右侧面射出，那么所选的材料的折射率应满足A.折射率必须大于2B.折射率必须小于2C.折射率可取大于1的任意值D.无论折射率是多大都不可能例5、在“测定玻璃的折射率”实验中，已画好玻璃砖界面两直线ab 与cd 后，不小心误将玻璃砖向上稍平移了一点，如下图左所示，若其它操作正确，则测得的折射率将 ：A.变大B.变小C.不变D.变大、变小均有可能例6、如上图右所示，某同学在做测定玻璃折射率的实验，将玻璃砖沿一边界线放在白纸上，然后用笔直接贴着玻璃砖画出了另一界面，由于笔头较粗，使得画出的界面向外出现了一小段距离，如图所示，之后他没有移动玻璃砖，直接插针做完了实验，他实验测得的折射率将：A.变大B.变小C.不变D.变大、变小均有可能光学元件二：三棱镜一、横截面为三角形的三棱柱透明体，通常简称为棱镜。
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 。
几何光学例题
f 1 f 2 3a a f H F 3a / 2 (2a )
对于物点 Q ，P =HQ= HQ ‐ 4 a 由高斯公式
f f 1 P P 3a / 2 3a / 2 1 P 4a
得 P H Q 2.4a 即象点位于第二个透镜后1.4 a
n h ‐h ‐2R n´
解：
n n ( n n ) （1）球面折射公式 P P r 1 1
其中 n 1, n 1.5, P1 2 R, r R
得 P1
即入射光线经球面折射后，成为 P 球面折射后 成为 1 即入射光线 平行光线。
n h ‐h ‐2R n´
解：利用高斯公式两次成象 第一次 PQ成象： P1 20 cm , f1 10 cm
f f 1 P P
得
P 1 20cm
P 1 1 1 P 1
第二次 P´Q´成象：
P2 20 12 8 cm （虚物） , f 2 4 cm
1 1 1 P2 P 2 f 2
（2）平行光线照在反射镜上，仍以平行 光线反射，镜面反射的光线，再次经过球 面折射 此时仍用球面折射公式 面折射，此时仍用球面折射公式
n n (n n) P2 P2 r
n h ‐h ‐2R
n´
此时，光线自右向左进行，球面右方是 此时 光线自右向左进行 球面右方是 物空间，折射率为 n´：左方是象空间，折 射率为 n ，公式中 n´与 n互易。 将 P2 , r R 代入折射公式得
已知物点求象点
N M O S F F´ S´ S F´ M S´ N O
例4：凸透镜焦距为10厘米，凹透镜焦距为 4厘米，两个透镜相距 厘米 两个透镜相距12厘米。已知物在凸透 厘米 已知物在凸透 镜左方 镜 方20厘米处 厘米处，计算象的位置和横向放大率 计算象的位置和横向放大率 并作图。
第三章-几何光学
第三章、几何光学的基本原理一、选择题1．如图，直角三角形ABC 为一透明介质制成的三棱镜的截面，且30=∠A 0，在整个AC 面上有一束垂直于AC 的平行光线射入，已知这种介质的折射率n>2，则（ ） A ．可能有光线垂直AB 面射出 B ．一定有光线垂直BC 面射出 CC ．一定有光线垂直AC 面射出D ．从AB 面和BC 面出射的光线能会聚一点 A 300 B2.如图所示，AB 为一块透明的光学材料左侧的端面。
建立直角坐标系如图，设该光学材料的折射率沿y 轴正方向均匀减小。
现有一束单色光a 从原点O 以某一入射角θ由空气射入该材料内部，则该光线在该材料内部可能的光路是下图中的哪一个 ( )A. B. C. D.3．如图，横截面为等腰三角形的两个玻璃三棱镜，它们的顶角分别为α、β，且α < β。
a 、b 两细束单色光分别以垂直于三棱镜的一个腰的方向射入，从另一个腰射出，射出的光线与入射光线的偏折角均为θ。
则ab 两种单色光的频率υ1、υ2间的关系是（ ）A 、 υ1 = υ2B 、 υ1 > υ2C 、 υ1 < υ2D 、 无法确定 D 、4、发出白光的细线光源ab ，长度为L ，竖直放置，上端a 恰好在水面以下，如图所示，现考虑线光源ab 发出的靠近水面法线（图中虚线）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1L 表示红光成的像长度，2L 表示蓝光成的像的长度，则（ ） A 、L L L <<21B 、L L L >>21C 、L L L >>12D 、L L L <<125、如图所示，真空中有一个半径为R ，质量分布均匀的玻璃球，频率为0υ的细激光束在真空中沿直线BC 传播，并于玻璃球表面C 点经折射进入玻璃球，且在玻璃球表面D 点又经折射进入真空中，0120=∠COD ，已知玻璃对该激光的折射率为3，则下列说法中正确的是（ ）A 、 一个光子在穿过玻璃球的过程中能量逐渐变小B 、 此激光束在玻璃球中穿越的时间cRt 3=（c 为真空中光速） 水 a b O CDB α1200y a θ xo A ByxoyxoyxoyxoC 、 改变入射角α的大小，细激光可能在玻璃球的内表面发生全反射D 、 图中的激光束的入射角045=α6、如图所示，两束单色光A 、B 自空气射向玻璃，经折射形成复合光束C ，则下列说法中正确的是：( )A 、 A 光子的能量比B 光子的能量大 B 、 在空气中，A 光的波长比B 光的波长短C 、 在玻璃中，A 光的光速小于B 光的光速D 、 玻璃对A 光的临界角大于对B 光的临界角7、如图所示，激光液面控制仪的原理是：固定的一束光AO 以入射角i 照射到液面上，反射光OB 射到水平的光屏上，屏上用一定的装置将光信号转变为电信号，电信号输入控制系统用以控制液面高度，如果发现光点B 在屏上向右移动了Δs 的距离到B ˊ，则可知液面升降的情况是（ ）A 、 升高了2S ∆·tan i B ．降低了2S ∆·tan i D 、 升高了2S ∆·cot i D 、 降低了2S∆·cot i8．人类对光的本性的认识经历了曲折的过程。
高中物理几何光学典型例题
(每日一练)高中物理几何光学典型例题单选题1、道威棱镜是医用内窥镜的重要组成部分，如图1所示，其截面ABCD为等腰梯形如图2所示，E、F分别是AC和AB的中点。
一细光束平行AB边从E点射入，折射后射向F点。
已知∠BAC=∠ABD=45°，CD边长和梯形的高分别为√2a、a，不考虑光束的多次反射，则细光束（）A．一部分在F点反射，一部分出射B．AC面上的入射角逐渐减小至零，光束均不会从AB面射出C．AC面上的入射点逐渐上移，光束将在BD面上发生全反射D．AC面上的入射点逐渐上移，光束在棱镜中的传播时间变长答案：B解析：A．由几何关系知，AC面上的折射角为45°2=22.5°由n=sin45°sin22.5°=1.85，C=arcsin11.85=arcsin0.54>arcsin0.5=30°当光束射向F点时，入射角为67.5°将发生全反射，故A错误；C．根据对称性，AC面上的入射点逐渐上移过程中，光束在BD面上的入射角均为22.5°，不会发生全反射，故C错误；D．光束在棱镜中的光程相等，时间不变，故D错误；B．当AC面上的入射角减小至零时，入射角为45°，仍将发生全反射，光束均不会从AB面射出，故B正确。
故选B。
2、哈尔滨工程大学科研团队研发的“悟空号”全海深AUV，于当地时间2021年11月6日15时47分，在马里亚纳海沟“挑战者”深渊完成万米挑战最后一潜，最大下潜深度达10896米，再次刷新下潜深度纪录。
在幽深的海底，要想知道潜水器所在位置并不容易，因为海水是导电媒质，电磁波在海水中的传播衰减很大，且频率越高衰减越大，导致使用无线电波的GPS的定位手段无计可施。
声波是最有效的水下远距离传播信息的载体。
“悟空号”AUV就是通过装载的高速水声通信系统来传输信息的。
声波在海水中传播时也会被海水吸收一部分，而且频率越高吸收就越厉害，对于频率低的声波海水反而吸收少。
几何光学习题
答案：成像在O1右侧5R/2
3、在曲率半径为30cm的凹面镜顶点O左侧10cm处 放置薄透镜。物点Q置于凹面镜曲率中心C右侧 10cm处的光轴上，经薄透镜和凹面镜的最后像点 Q'与物点Q重合。 求：薄透镜的焦距
Q'
C
Q
O'
O
答案：薄透镜的焦距为5cm，是一凸透镜
4、在焦距为11.5cm的反射球面里注入一些液体，液 体的高度为0.5cm，将物点置于光轴上的Q点，光 轴与液面交与P点，QP=15.9cm。最终像点Q'与Q 恰好重合，求：液体的折射率。
Q
答案：n=1.4
P
5、屏幕放在距物100cm处，两者之间放一凸透镜。当前后移 动透镜时，我们发现两个位置可以使物成像在屏幕上，测 得这两个位置间的距离为20cm。求： （1）这两个位置到屏幕间的距离和焦距 （答案：分别是40cm和60cm；焦距是24cm）
屏幕
（2）两个像的横向放大率 L
Q P
L'
几何光学
例题
1、折射率为1.5的玻璃棒两端抛光成曲率半径为10cm 的球面，在前表面前20cm处放置物点。
求：最后成像在何处？
答案：成像在右侧球面的右方20cm处
2、曲率半径为R，折射率为1.5的玻璃球，其后半球 面镀铝反射膜，平行于光轴的细光束入射到此玻 璃球上。求：光束最后的汇聚点的位置。
O1
09专题：几何光学专题(含答案)
09专题：几何光学专题1．如图所示，甲、乙两块透明介质，折射率不同，截面为14圆周，半径均为R，对接成半圆。
一光束从A点垂直射入甲中，OA＝22R，在B点恰好发生全反射，从乙介质D点(图中未画出)射出时，出射光线与BD连线间夹角为15°。
已知光在真空中的速度为c，求：（1）乙介质的折射率；（2）光由B到D传播的时间。
2．如图所示，单色细光束射到一半径为R的透明球表面，光束在过球心的平面内，入射角θ1=60°，该光束折射进入球内后在内表面反射一次，再经球表面折射后射出，出射光束恰好与最初入射光束平行。
(已知真空中光速为c)①补充完整该光束的光路图，求透明球的折射率；②求这束光在透明球中传播的时间。
3．如图所示，三棱镜的横截面ABC为直角三角形，∠A=90°，∠B=30°，边AC长为20cm，三棱镜材料的折射率为3，一束平行于底边BC的单色光从AB边上的中点O射入此棱镜，已知真空中光速为3.0×108m/s。
求：(1)从AB边射入的折射角；(2)通过计算判断光束能否从BC边射出。
4．如图所示，半圆玻璃砖的半径R=12cm，直径AB与光屏MN垂直并接触于A点。
一束激光a从半圆弧表面上射向半圆玻璃砖的圆心O，光线与竖直直径AB之间的夹角为60°，最终在光屏MN上出现两个光斑，且A点左侧光斑与A之间距离为4cm。
求：①玻璃砖的折射率；②改变激光a 的入射方向，使光屏MN 上只剩一个光斑，求此光斑离A 点的最远距离。
5．(多选)如图，一束光沿半径方向射向一块半圆柱形玻璃砖，在玻璃砖底面上的入射角为θ，经折射后射出a 、b 两束光线。
则( )A ．在玻璃中，a 光的传播速度小于b 光的传播速度B ．在真空中，a 光的波长小于b 光的波长C ．玻璃砖对a 光的折射率小于对b 光的折射率D ．若改变光束的入射方向使θ角逐渐变大，则折射光线a 首先消失E ．分别用a 、b 光在同一个双缝干涉实验装置上做实验，a 光的干涉条纹间距大于b 光的干涉条纹间距6．（2019·沈阳市第一七0中学高二期中）如图所示，将半圆形玻璃砖放在竖直面内，它左方有较大的光屏P ，一光束SA 总是射向圆心O ，在光束SA 绕圆心O 逆时针转动过程中，在光屏P 上先看到七色光带，然后各色光陆续消失，则此七色光带从下到上．．．．的排列顺序以及最早消失的光是（ ） A ．红光→紫光，红光 B ．紫光→红光，红光 C ．红光→紫光，紫光D ．紫光→红光，紫光7．固定的半圆形玻璃砖的横截面如图。
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 。
中考物理几何光学例题解析
中考物理几何光学例题解析物理学是一门研究能量、物质以及它们之间相互作用和变化规律的科学。
几何光学是物理学中的一个重要分支，主要研究光在直线传播时的基本规律。
下面通过解析几个中考物理几何光学的例题，来帮助同学们更好地理解和掌握相关知识。
例题一某学生在物理实验室中拿起一根透明棱柱（三棱镜），发现棱柱的底面在空气中看起来是矩形。
但当学生将棱柱放入水中观察时，棱柱的底面看起来是一个正三角形。
请解释这个现象。
解析：这个现象可以通过几何光学的折射定律来解释。
当光从空气中通过透明介质（如水）时，光线会产生折射。
根据折射定律，光线在入射介质和出射介质的交界面上的入射角和折射角之间满足以下关系：入射角i、折射角r和两种介质的折射率n的关系为n₁sin(i) =n₂sin(r)。
在这个例子中，当棱柱在空气中时，光线从空气中入射到棱柱的底面上，根据折射定律可以得知，入射角等于折射角，因此底面在空气中看起来是矩形。
当棱柱放入水中时，光线从水中入射到棱柱的底面上。
由于水的折射率大于空气的折射率，根据折射定律可以得知，入射角小于折射角。
当入射角小于折射角时，光线会从法线方向向法线弯曲。
这导致光线在水中传播时发生了偏折，使得棱柱的底面在水中看起来是正三角形。
例题二小明使用凹透镜放大一张图片，他发现当他将被放大的物体从透镜的焦点移动到焦点外的位置时，图像发生了明显的变化。
请解释这个现象。
解析：这个现象可以通过凹透镜的成像规律来解释。
凹透镜是一种光线经透镜后发生散射的光学元件，它可以将平行光线聚焦到透镜的焦点上。
当被放大的物体位于透镜的焦点位置时，光线经过透镜后是平行的，即不会发生折射和散射，所以无法成像。
当物体移动到焦点外的位置时，光线会在透镜的后方折射，形成一个实际的逆立像，即明显的变化。
这个现象告诉我们，凹透镜只有在物体位于焦点外才能形成实际的逆立像，而当物体位于焦点内时，透镜将无法形成实际的逆立像。
总结：通过以上例题的解析，我们可以看到几何光学在解释光的传播和成像过程中起到了关键的作用。
高考复习——《几何光学》典型例题复习
十七、几何光学在同一均匀介质中沿直线传播 （影的形成、小孔成像等） 光的反射定律光的反射 分类（镜面反射、漫反射） 光 平面镜成像特点（等大、对称） 光的折射定律（rin sin sin） 光从一种介质 光的折射 棱镜（出射光线向底面偏折） 进入另一种介质 色散（白光色散后七种单色光）定义及条件（由光密介质进入光疏介质、入射角大于临界角） 全反射 临界角（C ＝arcsinn1） 全反射棱镜（光线可以改变900、1800）1、光的直线传播⑴光源：能够自行发光的物体叫光源。
光源发光过程是其他形式能(如电能、化学能、原子核能等)转化为光能的过程。
⑵光线：研究光的传播时，用来表示光的行进方向的直线称光线。
实际上光线并不存在，而是对实际存在的一束很窄光束的几何抽象。
光束：是一束光，具有能量。
有三种光束，即会聚光束，平行光束和发散光束。
⑶光的直线传播定律：光在均匀、各向同性介质中沿直线传播。
如小孔成像、影、日食、月食等都是直线传播的例证。
⑷光的传播速度：光在真空中的传播速度c =3×108m ／s ，光在介质中的速度小于光在真空中的速度。
一、知识网络 二、画龙点睛概念⑸影：光线被不透明的物体挡住，在不透明物体后面所形成的暗区称为影。
影可分为本影和半影，在本影区内完全看不到光源发出的光，在半影区内只能看到部分光源发出的光。
如果光源是点光源，则只能在不透明物体后面形成本影；若不是点光源，则在不透明物体后面同时形成本影和半影。
影的大小决定于点光源、物体和光屏的相对位置。
如图A 所示，在光屏AB 上，BC 部分所有光线都照射不到叫做本影，在AB 、CD 区域部分光线照射不到叫做半影。
A B如图B 所示，地球表面上月球的本影区域可以看到日全食，在地球上月球的半影区域，可以看到日偏食。
如图C 所示，如地球与月亮距离足够远，在A 区可看到日环食.C例题：如图所示，在A 点有一个小球，紧靠小球的左方有一个点光源S 。
几何光学习题及答案
几何光学习题及答案几何光学习题及答案光学是物理学的一个重要分支，研究光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象。
几何光学是光学中的一个重要概念，它主要研究光在直线传播时的规律。
在几何光学中，有许多有趣的习题可以帮助我们更好地理解光的行为。
下面，我将提供一些几何光学习题及其答案，希望对大家的学习有所帮助。
习题一：平面镜反射假设有一面平面镜，光线以45度的角度入射到镜面上，求出反射光线的角度。
答案：根据平面镜反射定律，入射角等于反射角，因此反射光线的角度也是45度。
习题二：球面镜成像一面凸透镜的焦距为20cm，物体距离透镜20cm，求出成像的位置和倍率。
答案：根据透镜公式1/f = 1/v - 1/u，其中f为焦距，v为像距，u为物距。
代入数据计算可得1/20 = 1/v - 1/20，解得v = 40cm。
根据倍率公式m = v/u，代入数据计算可得m = 40/20 = 2。
因此成像位置在距离透镜40cm处，倍率为2。
习题三：折射定律光线从空气射入折射率为1.5的介质中，入射角为30度，求出折射角。
答案：根据折射定律n1sinθ1 = n2sinθ2，其中n1为入射介质折射率，n2为出射介质折射率，θ1为入射角，θ2为折射角。
代入数据计算可得1sin30 =1.5sinθ2，解得θ2 = arcsin(1sin30/1.5) ≈ 19.47度。
因此折射角约为19.47度。
习题四：薄透镜成像一面凸透镜的焦距为10cm，物体距离透镜20cm，求出成像的位置和倍率。
答案：根据透镜公式1/f = 1/v - 1/u，代入数据计算可得1/10 = 1/v - 1/20，解得v = 20cm。
根据倍率公式m = v/u，代入数据计算可得m = 20/20 = 1。
因此成像位置在距离透镜20cm处，倍率为1。
习题五：干涉条纹两束光线以相同的频率和相位差为0的情况下通过两个狭缝，观察到干涉条纹。
如果将狭缝之间的距离减小一半，观察到的干涉条纹间距会发生什么变化？答案：干涉条纹的间距与狭缝之间的距离成正比。
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。
第一章几何光学
第一章 几何光学A、基础训练一、选择题1、如图15-10所示，是实际景物的俯视图，平面镜AB 宽1米，在镜的右前方站着一个人甲，另一人乙沿着镜面的中垂线走近平面镜，若欲使甲乙能互相看到对方在镜中的虚像，则乙与镜面的最大距离是（A) 0.25米 （B) 0.5米 （C) 0.75米 图15-10（D) 1米2、如图15-11所示，水平地面与竖直墙面的交点为O 点，质点A 位于离地面高NO ，离墙远MO 处，在质点A 的位置放一点光源S ，后来，质点A 被水平抛出，恰好落在O 点，不计空气阻力，那么在质点在空中运动的过程中，它在墙上的影子将由上向下运动，其运动情况是（A) 相等的时间内位移相等 （B) 自由落体图15-11（C) 初速度为零的匀加速直线运动，加速度a ＜g （D) 变加速直线运动3、如图15-12所示，两束频率不同的光束A 和B 分别沿半径方向射入半圆形玻璃砖，出射光线都是OP 方向，下面正确的是（A) 穿过玻璃砖所需的时间较长（B) 光由玻璃射向空气发生全反射时，A 的临界角小 （C) 光由玻璃射向空气发生全反射时，B 的临界角小 （D) 以上都不对 4、下列说法正确的是①物与折射光在同一侧介质中是实物且物距为正；与入射光在同一侧介质中是虚物且物距为负。
②虚像像距小与零，且一定与折射光不在同一侧介质中。
③判断球面镜曲率半径的正负可以看凹进去的那一面是朝向折射率高的介质还是折射率低的介质。
④单球面镜的焦度为负，说明起发散作用，为正说明起会聚作用。
因此凸面镜不可能起发散作用。
⑤物方焦距是像距无穷远时的物距，像方焦距是物距无穷远时的像距 （A) ②③④ （B) ①②③⑤（C) ①②⑤ （D) ①③ （E) ①③④5、已知 ， ，11=n 5.12=n cm r 10-=在图15-14光路图中正确的是（A) 1，2 （B) 2，.3 （C) 2，4 （D) 1，2，4 （E) 26、一块正方形玻璃砖的中间有一个球形大气泡。
专题29 几何光学——历年高考物理真题精选之黄金30题(解析版)
历年高考物理真题精选之黄金30题专题29 几何光学一、单选题1．（2021·辽宁·高考真题）一束复色光从空气射入光导纤维后分成a、b两束单色光，光路如图所示，比较内芯中的a、b两束光，a光的（）A．频率小，发生全反射的临界角小B．频率大，发生全反射的临界角小C．频率小，发生全反射的临界角大D．频率大，发生全反射的临界角大【答案】C【解析】由光路图可知a光的偏折程度没有b光的大，因此a光的折射率小，频率小，由全反射1sin Cn可知折射率越小发生全反射的临界角越大。
故选C。
2．（2021·江苏·高考真题）某种材料制成的半圆形透明砖平放在方格纸上，将激光束垂直于AC面射入，可以看到光束从圆弧面ABC出射，沿AC方向缓慢平移该砖，在如图所示位置时，出射光束恰好消失，该材料的折射率为（）A．1.2B．1.4C．1.6D．1.8【答案】A【解析】画出激光束从玻璃砖射出时恰好发生全反射的入射角如图所示全反射的条件1sin n θ=由几何关系知5sin 6θ=联立解得1.2n =故A 正确，BCD 错误.故选A.3．（2021·海南·高考真题）如图，长方体玻璃砖的横截面为矩形MNPQ ，2MN NP =，。
一束单色光在纸面内以45α=︒的入射角从空气射向MQ 边的中点O ，则该束单色光（ ）A ．在MQ 边的折射角为60︒B ．在MN 边的入射角为45︒C ．不能从MN 边射出D ．不能从NP 边射出【答案】 C【解析】A ．光线从O 点入射，设折射角为β，由折射定律有sin sin n αβ=解得30β=︒即在MQ 边的折射角为30，故A 错误；B ．设边长=NP l ，则=2MN l ，作出折射后的光路图如图所示由几何关系可知光在MN 边的入射角为60︒，故B 错误；C ．光从光密到光疏发生全反射的临界角设为θ，有1sin 2n θ==即45θ=︒，而MN 边的入射角为6045︒>︒，且满足光密到光疏，故光在MN 边发生全反射，即不能从MN 边射出，故C 正确；D ．根据几何关系可知光在A 点发生全反射后到达NP 边的B 点，根据光的折射的可逆性可知，光从NP 边的B 点折射后的折射角为45°，故D 错误；故选C 。
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°。
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。
几何光学试题精选及答案
几何光学试题精选及答案1.两种单色光由水中射向空气时发生全反射的临界角分别为 B 1、0 2，已知0 1> 02.用 n i 、n 2分别表示水对两单色光的折射率， v i 、V 2分别表示两单色光在水中的传播速度， 则（B ） A . n i <n 2, v i <v 2 B . n i <n 2, v i >v 2 C . n i >n 2, v i <V 2 2.两束单色光A 、B 同时由空气射到某介质的界面 MN 上, D . n i >n 2, v i >V 2 由于发生折射而合成一复色 光C ,如图所示，下列判断中正确的是（ D ） ① A 光的折射率小于 B 光的折射率 ② A 光的折射率大于 B 光的折射率 ③ Z AOM 和Z BOM 均大于Z NOC ④ Z AOM 和Z BOM 均小于Z NOC A.①③ B. ①④ C.②③ D.②④3.由折射率为 2的材料构成的半圆柱的主截面如图所示, 沿半径方向由空气射入的光 线a 射到圆柱的平面后，光线 b 和c 分别是它的反射光线和折射光线 .若半圆柱绕垂直纸面 过圆心O 的轴转过i5o ,而光线a 不动，则（B ） A. 光线 B. 光线 C. 光线D. 光线 b 将偏转 b 将偏转 c 将偏转 c 将偏转 i5o 30o 30o 45oA=30°,在整个 4.如图所示，直角三角形 ABC 为一透明介质制成的三棱镜的截面，且Z AC 面上有垂直于AC 的平行光线射入.已知这种介质的折射率A. 可能有光线垂直 AB 面射出B. 一定有光线垂直 BC 面射出C. 一定有光线垂直 AC 面射出D. 从AB 面和BC 面射出的光线能会聚于一点n>2,则 5.如图所示，水盆中盛有一定深度的水，盆底处水盆放置一个平面镜 .平行的红光束和蓝光束斜射入水中，经平面镜反射后，从水面射出并分别投射到屏 MN 上两点，则有（B ）A. 从水面射出的两束光彼此平行，红光投射点靠近 M 端B. 从水面射出的两束光彼此平行，蓝光投射点靠近 M 端C. 从水面射出的两束光彼此不平行，红光投射点靠近 M 端D. 从水面射出的两束光彼此不平行，蓝光投射点靠近 M 端 6.如图所示，两束单色光 a 、b 分别照射到玻璃三棱镜 行，则（C ） A. a 光的频率高 B. b 光的波长大 C. a 光穿过三棱镜的时间短 D. b 光穿过三棱镜的时间短7. MN 是空气与某种液体的分界面 .一束红光由空气射到分界面，一部分光线被反射, 一部分进入液体中.当入射角是45。
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1．桌面上有一倒立的玻璃圆锥，其顶点恰好与桌面接触，圆锥的轴（图中虚线）与桌面垂直，过轴线的截面为等边三角形，如图所示，有一半径为r=3cm的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的底面上，光束的中心轴与圆锥的轴重合。
已知玻璃的折射率为n=1.6，求光束在桌面上形成的光斑半径。
【答案】6cm
2．如图，一赛艇停在平静的水面上，赛艇前端有一标记P离水面的高度为h1=0.6m，尾部下端Q略高
于水面；赛艇正前方离赛艇前端S1=0.8m处有一浮标。
一潜水员在浮标前方S2=3.0m处下潜到深度为
h2=4.0m时，看到标记P刚好被浮标挡住，此处看不到船尾端Q；潜水员继续下潜△h=4.0m，恰好能看
见Q，求：(1) 水的折射率n；(2) 赛艇的长度l。
（可用根式表示）
【答案】（1）
4
3
n=（2）
87
( 3.8) 3.3
3
l m m
=-≈
3．如图所示，空气中有一折射率为的玻璃柱体，其横截面是圆心角为90°，半径为R的扇形OAB。
一束平行光平行于横截面，以45°入射角照射到0A上，0B不透光。
若只考虑首次入射到圆弧AB上
的光，则AB上有光透出部分的弧长为多长?
【答案】
1
4
R
π
4．（9分）用透明物质做成内、外半径分别为a，b的空心球的内表面上，涂有能完全吸光的物质，当
一束平行光射向此球时，被吸收掉的光束的横截面积S=2πa2，如图所示。
不考虑透明物质的吸收和
外表面的反射，试求该透明物质的折射率n
【答案】n=2
5．一位学生用如图所示的方法来测定水的折射率，该学生在一个游泳池测得池中水深h=1.2 m（池底
水平），用一根竹竿竖直立于池底，浸入水中部分刚好是全长的一半，太阳光与水平方向成θ=37°角
射入游泳池，池底竹竿顶端的影子到竹竿底端的距离为L=2.5 m，求水的折射率和光在水中的传播速
度。
（sin37°=0.6，cos37°=0.8）
【答案】
3
4
；2.25×108 m/s
6．【物理-选修3-4】（15分）
（1）如图所示，一列简谐横波沿x轴传播，实线为t1＝0时刻的波形图，虚线为t2＝0.25s时刻的波
形图，已知这列波的周期大于0.25s，则这列波的传播速度大小和方向可能是：
A．2m/s，向左B．2m/s，向右
C．6m/s，向左D．6m/s，向右
（2）单色光束射到折射率n=1.414的透明球表面，光束在过球心的平面内，入射角i＝450
研究经折射进入球内后，又经内表面反射一次，再经球面折射后射出的光线，如图示。
（图中已画出
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入射光和出射光）.
①在图中画出光线在球内的路径和方向。
②求入射光和出射光之间的夹角а；
③如果入射的是一束白光，问那种颜色光的а角最大？哪种颜色的
а角最小？
【答案】（1）BC （2）①如图所示
②30°
③红光最大，紫光最小
1．如图所示，△ABC 为一直角三棱镜的横截面，其顶角α＝30°，P 为垂直于直线BCO 的光屏，现有一宽度为H ＝AB 的单色平行光束垂直射向AB 面，结果在光屏上形成一条宽为H 2的光带，BO ＝3
2H .
(1)求出射光的偏折角． (2)求介质的折射率．
(3)如果红、紫两种颜色的光混合后同时入射，入射方向斜向上，则屏上顶端的光带是什么颜色？ 【答案】(1) 偏折角为30°(2) 1.732. (3) )红色的。