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1、光学综合题,A.变疏 B.变密 C.不变 D.消失,劈尖干涉是一种薄膜干涉，其装置如图1所示。将一块平板玻璃放置在另一平板玻璃之上，在一端夹入两张纸片，从而在两玻璃表面之间形成一个劈形空气薄膜。当光垂直入射后，从上往下看到的干涉条纹如图2所示。干涉条纹有如下特点：任意一条明条纹或暗条纹所在位置下面的薄膜厚度相等；任意相邻明条纹或暗条纹所对应的薄膜厚度差恒定。现若在图1装置中抽去一张纸片，则当光垂直入射到新的劈形空气薄膜后，从上往下观察到的干涉条纹 ( ),03年上海高考8,A,一束复色光射到平行玻璃砖的上表面，经过玻璃砖下表面射出，如图示，其中有三种色光刚好照射到三块相同的金属板A、B、C上，
2、发现金属板B上有光电子飞出，则可知 ( ),A出射的三种色光a、b、c一定互相平行 B A板 一定有光电子飞出 C C板一定有光电子飞出 D传播过程中，a光比b、 c两种光更容易发生衍射。,金陵中学04年模考4,提示：a光的偏折最大，折射率最大， 频率最高，波长最小。,A B,例3、求证平行于全反射棱镜斜边的入射光线，通过棱镜后的出射光线一定跟入射光线平行。,证明：画出光路图如图示，,1 = = 45， 2 + 3 = 4 + 5 = 3= 4 2= 5,n=sin 1sin 2,n=sin 6sin 5,6= 1= = 45,例4、 如图示，有一玻璃直角三棱镜ABC，其临界角小于45，一束平
3、行于BC边的白光射到AB面，在光束射在三棱镜是，（设光线在三棱镜内射到BC边上）（ ） A.从玻璃直角三棱镜BC面，射出的是白色光束 B.从玻璃直角三棱镜AC面，射出的是白色光束 C.从玻璃直角三棱镜AC面，射出的是彩色的不平行光束 D.从玻璃直角三棱镜AC面，射出的是平行于入射线的彩色光束,D,盐城04年调研四12,如图示，用某种透光物质制成的三棱镜ABC，B= C =30，在平行于BC的直线MN上插两枚大头针P1 、P2，在AC边的右侧透过棱镜观察大头针P1 、P2像，调整视线方向，直到P1的像被P2的像挡住，再在AC边的右侧先后插上两枚大头针P3 、P4，使P3 挡住P1 、P2的像，P
4、4 挡住P1 、P2的像和P3 ，记下P3 、P4的位置，移去大头针和三棱镜，发现4枚大头针的位置正好在一条直线上，该直线过AB和AC边的中点。 （1）在图中画出完整的光路图。 （2）该透光物质的折射率n为多少？,解： （1）光路图如图示.,（2） ND为ABD的斜边上的中线，,容易得到 i = 60 1 = 2 = 30 ,n=sini /sin 1 =1.732,例5、如图示为一块透明的光学材料的剖面图 ，在其上建立直角坐标系xOy，设该光学材料的折射率沿y轴方向均匀减小，现有一束单色光a 从原点O以某一入射角由空气射入该材料内部，则单色光a 在该材料内部可能的传播途径是下图中的： （ ）
5、,分析：将光学材料沿y轴方向分成很多薄层，由空气刚进入材料时，折射角减小，然后，折射角逐渐增大，直到发生全反射，再以相反的过程返回，因此D图正确，,D,苏州04年调研4,微波炉是一种利用微波的电磁能加热食物的新型炊具，微波的电磁作用使食物内的分子高频率地运动而产生热，并能最大限度地保存食物内的维生素。关于微波，下列说法中正确的是： （ ） A. 微波产生的微观机理是原子外层的电子受到激发 B. 微波的频率小于红外线的频率 C. 对于相同功率的微波和光波来说，微波每秒发出的 “光子”数较少 D. 实验中，微波比光波更容易产生明显的衍射现象,B D,如图，a和b 都是厚度均匀的平玻璃板，它们之间的
6、夹角为，一细光束以入射角从P点射入， ，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角 B传播方向相对于入射光方向向右偏转角 C红光在蓝光的左边 D红光在蓝光的右边,03年江苏高考10,分析见下页,解析：,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，所以从a板射出的光线，传播方向与a板入射的光线平行，,通过b板射出的光线与b板入射的光线平行，所以答案A、B都错。,同时，由于玻璃对红光的折射率小于蓝光的折射率，所以，通过a板后，红光的折射角大，红光的侧向位移大，应选D答案。,例6、 如图示是两个同种玻璃制成的棱镜,顶角1略大于2 ,两
7、束单色光A和B分别垂直射于三棱镜后,出射光线与第二界面的夹角 1= 2 , 则 ( ) A. A光束的频率比B光束的小 B. 在棱镜中A 光束的波长比B 光束的短 C. 在棱镜中B 光束的传播速度比A 光束的大 把两束光由水中射向空气, 产生全反射, A 光的临界角比B 的临界角大,解: n = cos /sin ,1 2 n1 n2,频率1 2,sinC=1/n C 1C2,A D,例7. 如图示,某三棱镜的横截面积为直角三角形,且A=30,棱镜材料的折射率为 ,棱镜置于真空中,有单色平行光射向整个AB面,其中一部分光经过棱镜后垂直于BC面射出. (1)在图中画出一条这样的光路图,并求出此光
8、线在 AB面上的入射角 (2)求从BC面上垂直射出的光在AB面上对应的入射 光的范围(用长度AB表示),解: (1) 光路图如图示,(2) 作CDEF 交AB于D点,不难看出CDB=60,BD=CD/2=AD/2,AD=2AB/3,例8、 如图示，ABC是薄壁中空的三棱镜，现置于水中，一束白光射到AB面上，则 （ ） A. 光束向上偏折，紫光在光谱的上方 B.光束向上偏折，紫光在光谱的下方 C.光束向下偏折，紫光在光谱的上方 D.光束向下偏折，紫光在光谱的下方,解：光束在AB面发生折射，由n= sin r / sin i , 中空的棱镜中的空气折射率小于水， i r ,光束向上偏折.,水对紫光
9、的折射率大于红光的折 射率， i 相同， r紫 r红,紫光在光谱的上方。,射到AC面的光束可以取特殊值，恰好垂直于AC面，则不再折射,A,苏州04年调研2,如图示,半圆形玻璃砖abc,O为圆心,c为圆弧顶点,一束很细的白光沿cO方向射入玻璃砖,现保持光的方向不变,使玻璃砖绕O点沿顺时针方向转动,则首先在界面ab上发生全反射的应是白光中的 ( ) A. 红光部分,因为玻璃对红光的折射率大 B.红光部分,因为玻璃对红光的折射率小 C.紫光部分,因为玻璃对紫光的折射率大 D.紫光部分,因为玻璃对紫光的折射率小,解: sinC=1/n n紫 n红,C紫C红, 紫光部分首先在界面ab上发生全反射,C,2
10、004年江苏高考9、,如图所示，只含黄光和紫光的复色光PO，沿半径方向射入玻璃半圆柱后，被分成两光束OA和OB沿图示方向射出。则 （ ） A. OA为黄光，OB为紫光 B. OA为紫光，OB为黄光 C. OA为黄光，OB为复色光 D. OA为紫光， OB为复色光,解：射出的光线OA的折射角略小于90，则入射角略小于它的临界角，由sinC=1/n ,紫光的折射率比黄光大，黄光的临界角比紫光大，说明紫光先全反射， OB中有紫光。没有全反射而射出的OA光线为黄光，同时黄光有反射光，所以OB为复色光。,C,为了观察门外情况,有人在门上开一小圆孔,将一块圆柱形玻璃嵌入其中,圆柱体轴线与门面垂直。从圆柱底
11、面中心看出去,可以看到的门外入射光线与轴线间的最大夹角称做视场角。已知该玻璃的折射率为n,圆柱长为l ,底面半径为r,则视场角是 （ ）,2002年高考19.,解: 画出光路图如图示,B,例9、 如图示，一折射率为 的长方形玻璃砖ABCD放在水平桌面上，有一直尺EF 紧贴在玻璃砖AB面上，CD面上贴着黑纸，眼睛在P点沿PQ方向观察，能看到直尺上的某点成像在S处，已知QP与AD面的夹角=30，请作出成像光路示意图，标出直尺上可能在S处成像的点，并求出该点到像点S的距离。,解：玻璃砖内的某一点M经折射成像于S，不难看出：,AQ= r=30 AM=3m,M S= 2 m,玻璃砖的上表面是平面镜，直尺
12、 上另一点N经反射成像于S，,NA=1m, N S = 2 m,例10、如图示，一不透明的圆柱形容器内装满折射率n = 的透明液体，容器底部正中央O点处有一点光源S，平面镜MN与底面成45角放置，若容器高为2dm，底面半径为（1+ ）dm， OM=1dm，在容器中央正上方1dm 处水平水平放置一足够长的刻度尺，求光源S 发出的光经平面镜反射后，照射到刻度尺上的长度。（不考虑容器侧壁和液面的反射）,解：作出光路图如图示：,由几何关系得：,M S = M S =1dm SP=3dm,PQ= dm, =30 ,n= sin / sin =, = 45 , BC=BQ=1dm,AC=(1+ )dm,单
13、色细光束射到 n = 的透明球表面，光束在过球心的平面内，入射角i=45，研究经折射进入球内又经内表面反射一次，再经球面折射后射出的光线，如图示，（已画出入射光线和出射光线）； （1）在图上大致画出光线在球内的路径和方向； （2）求入射光线和出射光线的夹角； （3）如果入射的是一束白光，透明球的色散情况与玻璃球相仿，问哪种颜色光的角最小？,解：(1)连接OB交圆于D，连接AD,DC，即为所求。,r,（2） r =30 ,r=1/2 +（ 45 r） =4r - 90=30,（3）紫光的折射角r 最小，紫光的角最小。,9 7年上海高考,例11、 如图示：光从A点射入圆形玻璃，并从B点射出，若射出
14、玻璃与射入玻璃的光线夹角为30，AB弧所对的圆心角为120，下列说法正确的是：( ) A. 在A点的入射角为30 B. 在B点的入射角为45 C. 玻璃的折射率为 D. 玻璃的折射率为,解：,作光路图，, =30 AOB=120 ,由于对称性，,1=60 2=15 i =45 , 4= r =3=1/2 1=30,C,（13分）雨过天晴，人们常看到天空中出现彩虹，它是由阳光照射到空中弥漫的水珠上时出现的现象。在说明这个现象时，需要分析光线射入水珠后的光路。一细束光线射入水珠，水珠可视为一个半径为R的球，球心O到入射光线的垂直距离为d，水的折射率为n。 （1） 在图上画出该束光线射入水珠内经一次
15、反射后又从水珠中射出的光路图。 （2） 求这束光线从射向水珠到射出水珠每一次偏转的角度。,2002年广东高考17.,解： （1）光路图如图示：,由几何知识可知在圆水珠内的各个角度都为r，,在A、C 处折射，sini=nsinr,可知出射角跟入射角相等。,题目,下页,（2）由题意， sini=d R,在A、C 处折射，sini=nsinr, sinr= d nR,题目,例12、如图示，一块用折射率 n=2 的透明材料制成的柱体，其截面为1/4圆，圆半径Oa=6cm，当一束平行光垂直照射Oa面时，请作出图中代表性光线2、3通过该透明材料的光路图（忽略二次反射光线），并计算ab弧面上被照亮的弧长为多
16、少？,解： sin C=1/n=0.5 C=30,对光线2：sin =2/3=0.667,30 45 全反射如图示,对光线3：sin =1/3 0.5, 30 不会全反射如图示,若射到弧面上的光线刚能全反射则bA弧面被照亮, bA =2r /12 = 3.14cm,例13、如图示，AOB是1/4圆柱玻璃砖的截面,玻璃砖的折射率n= ,一束平行光以45入射角射入玻璃砖的OA面，这些光线中只有一部分能从圆柱的AB面上射出,假设凡射到OB面的光线全部被吸收,也不考虑OA面的 反射作用,试问圆柱AB面上能射出光线部分占AB表面的几分之几?,解: sinC=1/n C=45 ,设射到D点的光线刚好折射到
17、B点,sin =0.5 =30 ,D点以下的光线射到OB面上被吸收.,设射到E点的光线折射到P点刚好全反射,E点以上的光线射到圆弧面被全反射,不难求出 =15 ,例14、 用折射率为n 的透明介质做成内、外半径分别为a和b的空心球，如图示，当一束平行光射向此球壳，经球壳外、内表面两次折射后，能进入空心球壳的入射光的横截面积是多大？,解：进入空心球壳外表面的光线，若刚能在内表面发生全反射，此时的入射角为i ， 如图示：,则 sin i = n sinr sinC=1/n,由正弦定理,sin(-C) sinr=b/a,a sinC=bsinr,a =nbsinr=bsini,S=R2 = （bsi
18、ni ）2 = a 2,如图示,在河岸边的A位置有一人要到河岸MN取水去浇C位置的树,各个距离的数据表示在图中,试问这个人要想走最短的距离是多少?他应与河岸成多大夹角?,解: 光在介质中通过的路程最短. 将河岸看成平面镜,作A的对称点A1 , 连接A1C交MN于O,由平面镜成像规律及几何知识可知,S2=(L+h) 2+s2=2002, S=200m,AO跟河岸的夹角为53,如图示,一辆小车在轨道AB上行驶的速度v1=50km/h,在轨道以外的平地上行驶的速度v2=40km/h,在离轨道垂直距离为PM=30km处有一仓库P,这辆小车从距离M点100km的A处行驶到仓库P至少要多少时间?,解: 光
19、线在传播中通过的路程和时间总是最短.,类似于光的全反射,若在光密介质中的入射角恰好等于临界角时,折射光线沿分界面射出.,sinC=1/n=v2/v1=0.8,PO=50km MO=40km AO=60km,t=t1+t2 = AO/ v1 + PO/ v2 =1.2+1.25=2.45小时,16（5分）下图为一测量灯泡发光强度的装置.AB是一个有刻度的底座，两端可装两个灯泡，中间带一标记线的光度计可在底座上移动，通过观察可以确定两边灯泡在光度计上的照度是否相同，已知照度与灯泡的发光强度成正比、与光度计到灯泡的距离的平方成反比.现有一个发光强度为I0的灯泡a和一个待测灯泡b.分别置于底座两端（如图）. （1）怎样测定待测灯泡的发光强度Ix？ ， 。 （2）简单叙述一个可以减小实验误差的方法。 .,04年上海16,接通电源，移动光度计使两边的照度相同,测出距离r1和r2，即可得待测灯泡的发光强度,测量多次，求平均等,