思维特训(六) 光的折射、色散、透镜的作图问题

思维特训(六)光的折射、色散、透镜的作图问题

|典|例|分|析|

作图解决光的折射问题

例1如图6－TX－1所示是军事观察孔，虚线表示空气孔的观察范围，现在在孔里嵌入玻璃砖后，观察范围将()

图6－TX－1

A．变大B．变小

C．不变D．无法确定

[解析] 嵌入玻璃砖后，眼睛通过玻璃砖看到的范围如图6－TX－2所示。从图中可以看出，嵌入玻璃砖后观察范围变大。

图6－TX－2

[答案] A

作图解决透镜问题

例2上海第25届物理竞赛在做光学实验时，某同学需要将一束平行光的宽度放大为原来的2倍，于是他在光束路径中放置了由两片透镜组成的透镜组来达到此目的，如图6－TX－3所示。若其中一片透镜是焦距为f的凸透镜，则：(1)如果另一片透镜采用的是凸透镜，则其焦距应为多少？应置于何处？请作图说明。(2)如果另一片透镜采用的是凹透镜，则其焦距应为多少？应置于何处？请作图说明。

图6－TX－3

[解析] 解决此类问题时首先是画出对应的光路图，再进行相应的数学计算。

[答案] (1)有两种方法：

①放置一个焦距为2f的凸透镜，放置在第一片后3f处，如图6－TX－4所示。

图6－TX －4

②放置一个焦距为f 2的凸透镜，放置在第一片前32

f 处，如图6－TX －5所示。 图6－TX －5

(2)放置一个焦距为f 2的凹透镜，放置在第一片前f 2

处，如图6－TX －6所示。 图6－TX －6

|思|维|集|训|

1．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实际存在大气层的情况相比( )

A ．将延后

B ．将提前

C ．不变

D ．在某些地区将提前，在另一些地区将延后

2．宇航员登上月球后，抬头仍能看到一轮红日，但其周围的景象应是( )

A ．一片黑夜，能看见星星，但不闪烁

B ．一片明亮，无法看见星星

C ．一片黑夜，能看见星星，且星星闪烁

D ．一片天蓝色，能看见地球和星星

3．如图6－TX －7所示是两个并排而且深度相同的水池，一个装水，另一个未装水。在两池的中央各竖立着一支长度相同且比池深略高的标杆。当阳光斜照时就会在池底形成杆的影子，下列说法中正确的是( )

图6－TX －7

A．未装水的池中标杆影子较长

B．装水的池中标杆影子较长

C．装水的池中标杆没有影子

D．两池中标杆影子长度相同

4．如图6－TX－8所示，甲、乙是两块相同的平行玻璃板，一束光线斜射到甲板的下表面，通过两块玻璃板后的传播方向可能为()

图6－TX－8

A．a B．b C．c D．d

5．如图6－TX－9所示，在水中有一空气泡三棱镜，一条光线水平射到棱镜的一个面上时，此光线通过棱镜后光路的方向将()

图6－TX－9

A．不变B．折向棱镜底边

C．折向棱镜顶角D．无法判定

6．一条光线通过在水中的球形空气泡，表示出射光线的可能是图6－TX－10中的()

图6－TX－10

A．a B．b C．c D．d

7．在一个不透明的木板上，钻一个小孔，用眼睛通过小孔可以观察到一定的范围，如图6－TX－11甲所示。在小孔中嵌入一定形状的玻璃制品，可以扩大观察范围。则在图乙中的四个截面中能够获得最大观察范围的是()

图6－TX－11

8．放在凸透镜主光轴上焦点以内的点光源S发出的光，通过凸透镜后的光路如图6－TX－12所示，则下列说法中正确的是()

图6－TX－12

A．凸透镜可以对光线起发散作用

B．凸透镜只对平行于主光轴的光线起会聚作用

C．通过凸透镜后的光线是发散的，因此凸透镜的作用是对光线起发散作用

D．通过凸透镜后的光线发散程度比原来小，仍然是会聚的一种表现

9. 如图6－TX－13所示，遮光板A与光屏B平行放置且相距为d。在A的中央挖一直径为d1的圆孔，并在孔内嵌入与孔等大的薄透镜L。现有一束平行光垂直照射遮光板，在光屏上形成了一个直径为d2的圆形光斑，则该透镜的焦距大小不可能为()

图6－TX－13

A.d1d

d1＋d2B.d2d

d1＋d2

C.d1d

d2－d1D.

d1d d1－d2

10．如图6－TX－14所示，在注有清水的试管内留有一稍大的空气泡，使太阳光从试管的正上方向下照，观察试管下方的白纸，可以发现白纸上与空气泡相对应的位置上，有一椭圆黑影，而其他部分竟是一条与试管平行的亮线。这是因为试管充满水的地方相当于________透镜，而气泡与周边的水组成________透镜。如果把白纸从靠近试管向下移动到较远处，亮线的粗细将如何变化？______________。

图6－TX－14

11．为判别直径相同的两透镜的类型，小明分别将它们正对太阳，把一张纸放在它们的下方，在纸上得到相应的光斑，透镜与光斑的大小如图6－TX－15所示。其中形成甲光斑的________(选填“一定”“可能”或“一定不”)是凸透镜，形成乙光斑的______(选填“一定”“可能”或“一定不”)是凹透镜。

图6－TX－15

12．科学家研制出一种新材料，以下简称“N材料”。当光线从空气中以60°入射角

倾斜射入“N材料”时，发现折射光线竟然和入射光线位于法线的同侧！且此时折射角为45°，同时光路是可逆的。如图6－TX－16所示，将一块“N材料”板竖直放置，光线PQ 以图示角度从空气射入该材料，AB、CD两表面平行。画出光线经“N材料”后，从CD面射出的光路(标明相关角度)。

图6－TX－16

13．实验中有时需要将一束粗平行光变成细平行光，这可以利用两块透镜的组合来解决。请在图6－TX－17所示的两个虚线框中各画出一种组合方式(要在图中画清光束粗细的变化)，分别写出两块透镜间的距离s跟两块透镜的焦距f1(第一块透镜)、f2(第二块透镜)的关系。

s＝________s＝________

甲乙

图6－TX－17

14．小雷对凸透镜焦距与制成凸透镜的材料种类、凸透镜凸起程度的关系进行了探究实验：

图6－TX－18

(1)他第1次测量焦距的实验如图6－TX－18甲所示，则测得的焦距为________cm。

(2)由1、2次的实验可得出的结论是______________________________。

(3)小雷回想起白光经三棱镜后，光屏上自上而下出现了红、橙、黄、绿、蓝、靛、紫的色带(如图乙所示)，受此启示，于是他分别用红光和蓝光来进行图甲的实验，结论是：对