幾何光學(xué)答案實(shí)用教案

1、3. 3. 光束由介質(zhì)光束由介質(zhì)(jizh)II(jizh)II射向介質(zhì)射向介質(zhì)(jizh)I(jizh)I，在界面上，在界面上發(fā)生全反射，則光在介質(zhì)發(fā)生全反射，則光在介質(zhì)(jizh)I(jizh)I、IIII中的傳播速度中的傳播速度u1u1和和u2u2的大小為（）的大小為（）C. 6C. 621.A 12.B 21.C 的的大大小小、無(wú)無(wú)法法判判別別21.D 4. 4. 焦距為焦距為4cm4cm的薄凸透鏡的薄凸透鏡(tujng)(tujng)用作放大鏡，若物用作放大鏡，若物置于透鏡置于透鏡(tujng)(tujng)前前3cm3cm處，則其橫向放大率為（處，則其橫向放大率為（ ）A. 3A.

2、 3B. 4B. 4D. 12D. 125. 5. 一透鏡由兩個(gè)共軸的薄透鏡組成，一凸一凹，它們一透鏡由兩個(gè)共軸的薄透鏡組成，一凸一凹，它們的焦距的焦距(jioj)(jioj)都是都是20cm20cm，中心相距，中心相距10cm10cm，現(xiàn)在凸透鏡，現(xiàn)在凸透鏡外，離凸透鏡外，離凸透鏡30cm30cm處，放一物體，這物體以透鏡組成的處，放一物體，這物體以透鏡組成的像是像是A. A. 正立實(shí)像正立實(shí)像B. B. 倒立實(shí)像倒立實(shí)像C. C. 正立虛像正立虛像D.D.倒立虛像倒立虛像第1頁(yè)/共20頁(yè)第一頁(yè)，共21頁(yè)。6. 6. 一物體置于焦距為一物體置于焦距為8cm8cm的薄透鏡前的薄透鏡前12cm1

3、2cm處，現(xiàn)將另一焦處，現(xiàn)將另一焦距為距為6cm6cm的凸透鏡放在第一的凸透鏡放在第一(dy)(dy)透鏡右側(cè)透鏡右側(cè)30cm30cm處，則最處，則最后成像的性質(zhì)為后成像的性質(zhì)為A. A. 一個(gè)一個(gè)(y )(y )放大的放大的實(shí)像實(shí)像B. B. 一個(gè)縮小一個(gè)縮小(suxio)(suxio)的實(shí)像的實(shí)像C. C. 無(wú)像或成像于無(wú)窮遠(yuǎn)無(wú)像或成像于無(wú)窮遠(yuǎn)D.D.一個(gè)放大的虛像一個(gè)放大的虛像E.E.一個(gè)縮小的虛像一個(gè)縮小的虛像第2頁(yè)/共20頁(yè)第二頁(yè)，共21頁(yè)。1. 1. 圓柱形均勻透明體的底面下平放著一枚小硬幣，兩圓柱形均勻透明體的底面下平放著一枚小硬幣，兩者間有微小間隙，且硬幣厚度可忽略不計(jì)，設(shè)周?chē)?/p>

4、都是者間有微小間隙，且硬幣厚度可忽略不計(jì)，設(shè)周?chē)际强諝饪諝?kngq)(kngq)，若通過(guò)透明體側(cè)壁看不到硬幣，則透明，若通過(guò)透明體側(cè)壁看不到硬幣，則透明體折射率體折射率n n的取值范圍為的取值范圍為_(kāi)。二、選擇題二、選擇題2 2一個(gè)半導(dǎo)體砷化鎵發(fā)光二極管，它的發(fā)光區(qū)為直徑一個(gè)半導(dǎo)體砷化鎵發(fā)光二極管，它的發(fā)光區(qū)為直徑d=3mmd=3mm的圓盤(pán)，發(fā)光面上的圓盤(pán)，發(fā)光面上(min shn)(min shn)覆蓋一折射率覆蓋一折射率n=3.4n=3.4的半球形介質(zhì)，要使發(fā)光盤(pán)區(qū)域內(nèi)的全部光線在的半球形介質(zhì)，要使發(fā)光盤(pán)區(qū)域內(nèi)的全部光線在球面上球面上(min shn)(min shn)都不發(fā)生全反射，

5、則介質(zhì)半球的半都不發(fā)生全反射，則介質(zhì)半球的半徑至少應(yīng)為徑至少應(yīng)為_(kāi)。2 nmm1 . 521ndR第3頁(yè)/共20頁(yè)第三頁(yè)，共21頁(yè)。3. 3. 聲波在空氣中的速度聲波在空氣中的速度(sd)(sd)為為330ms-1330ms-1，而在水中為，而在水中為1320ms-11320ms-1，則當(dāng)聲波入射到空氣和水的分界面上，其臨，則當(dāng)聲波入射到空氣和水的分界面上，其臨界角為界角為_(kāi)，對(duì)聲波而言折射率較高的介質(zhì)是，對(duì)聲波而言折射率較高的介質(zhì)是_。空氣空氣(kngq(kngq)4. 4. 一束波長(zhǎng)為一束波長(zhǎng)為的平行光的平行光S S自空自空氣垂直射到厚度為氣垂直射到厚度為e e的玻璃板的玻璃板aaaa面上

6、面上A A點(diǎn)處，如圖所示，已知玻點(diǎn)處，如圖所示，已知玻璃的折射率為璃的折射率為n n，入射光到達(dá)，入射光到達(dá)A A點(diǎn)點(diǎn)后分為后分為(fn wi)(fn wi)反射光和透射反射光和透射光兩束，這兩束光分別傳播到光兩束，這兩束光分別傳播到M M點(diǎn)和點(diǎn)和N N點(diǎn)時(shí)，光程保持相同，已點(diǎn)時(shí)，光程保持相同，已知知AMAM長(zhǎng)度為長(zhǎng)度為h h米，米，ANAN長(zhǎng)度是長(zhǎng)度是_。 Maa ABNSh41arcsinenh) 1(2 第4頁(yè)/共20頁(yè)第四頁(yè)，共21頁(yè)。5. 要把球面要把球面(qimin)反射鏡前反射鏡前10cm處的燈絲成像在處的燈絲成像在3m處的墻處的墻上，上，r=_cm，這時(shí)像放大了，這時(shí)像放大了_

7、倍。倍。6. 一點(diǎn)一點(diǎn)(y din)光源位于水面下光源位于水面下20cm處，光從水中出射，處，光從水中出射，水的折射率為水的折射率為4/3，則在水面上形成的最大圓直徑為，則在水面上形成的最大圓直徑為_(kāi)m。7. 在空氣中頻率在空氣中頻率(pnl)為為51014Hz的單色光進(jìn)入某種的單色光進(jìn)入某種透明介質(zhì)后波長(zhǎng)變?yōu)橥该鹘橘|(zhì)后波長(zhǎng)變?yōu)?00nm，則此介質(zhì)的折射率為，則此介質(zhì)的折射率為_(kāi)，光在介質(zhì)內(nèi)頻率，光在介質(zhì)內(nèi)頻率(pnl)為為_(kāi)。-19.4-300.451.5Hz10514 第5頁(yè)/共20頁(yè)第五頁(yè)，共21頁(yè)。1，有一根玻璃管，內(nèi)外半徑分別為r和R，充滿發(fā)光液，在倫琴射線得照射下，會(huì)發(fā)出綠光。對(duì)于

8、綠光，玻璃和液體的折射率分別為n1和n2。如果從外表面觀察，玻璃管壁(un b)的厚度似乎為0，請(qǐng)問(wèn)比值r/R必須滿足什么條件？ARBrO解： 分析玻璃管壁的厚度似乎為0，說(shuō)明在眼睛的觀察(gunch)方向上至少有一條來(lái)自玻璃管A點(diǎn)沿切線方向射出的光線； A點(diǎn)沿切線方向射出的光線是從液體(yt)內(nèi)的光線在內(nèi)壁上某點(diǎn)B處折射到A點(diǎn)，再折射出來(lái)的。n1n2第6頁(yè)/共20頁(yè)第六頁(yè)，共21頁(yè)。ARBrOib bn1n2 A點(diǎn)出射光線(gungxin)沿切向時(shí)，臨界入射角i c：11sinnic 同時(shí) B 點(diǎn)的折射角 b b 遵從折射關(guān)系:12sinsinnnb 為B點(diǎn)的入射角因此由題意(t y)，A點(diǎn)

9、至少有入射光線，其入射角 i = ic D DOAB:b180sinsinRirRrn11sinb B點(diǎn)有來(lái)自管內(nèi)的折射光線，其折射角 sinb b 有上限（最大值）sinb b 同時(shí)又要滿足題目答案第7頁(yè)/共20頁(yè)第七頁(yè)，共21頁(yè)。ARBrOib bn1n212sinsinnnb 求 sinb b 的最大值：如果21nn 12maxsinnnb如果21nn 11nRr1sinmaxbrRn11sinb12sinsinnnb 前面(qin mian)推導(dǎo)出：和rRn1max1sinb21nRr第8頁(yè)/共20頁(yè)第八頁(yè)，共21頁(yè)。2.2.一玻璃半球的曲率半徑是一玻璃半球的曲率半徑是R R，折射率是

10、，折射率是1.51.5，其平面，其平面的一邊鍍銀。一物高為的一邊鍍銀。一物高為h h，放在曲面定點(diǎn)左側(cè)，放在曲面定點(diǎn)左側(cè)(zu (zu c)2Rc)2R處。求像的位置處。求像的位置Rlnn25 . 111球面折射成像：）（共三次成像解：一次折射光為平行光lRRlRnnlnln5 . 0215 . 1第9頁(yè)/共20頁(yè)第九頁(yè)，共21頁(yè)。（2）平面(pngmin)反射， 平行光入射，反射光也是平行光15 . 1) 3(nln球面折射R-lR.lRnnlnln250511 故成像在球面(qimin)定點(diǎn)左側(cè)2R處，與原物的位置重合第10頁(yè)/共20頁(yè)第十頁(yè)，共21頁(yè)。3. 一半徑為一半徑為R的薄壁玻璃球

11、盛滿水，若把一物體放置于的薄壁玻璃球盛滿水，若把一物體放置于離其表面離其表面3R處，求最后的像的位置處，求最后的像的位置(wi zhi)。玻璃壁的。玻璃壁的影響可忽略不計(jì)，水的折射率影響可忽略不計(jì)，水的折射率n=4/3。解：解：盛水的玻璃球不能看作是薄透鏡盛水的玻璃球不能看作是薄透鏡(tujng)，分，分別成像別成像(1) 第一次成像，根據(jù)第一次成像，根據(jù)(gnj)公式公式1111111rnnlnln RRl13/4313/41 1l1o2o第11頁(yè)/共20頁(yè)第十一頁(yè)，共21頁(yè)。第二次成像，根據(jù)第二次成像，根據(jù)(gnj)公式公式2222222rnnlnln Rl32 成像在球面成像在球面(qi

12、min)右側(cè)距離表右側(cè)距離表面面3R處。處。Rl 3/413/4121o2o第12頁(yè)/共20頁(yè)第十二頁(yè)，共21頁(yè)。4.設(shè)計(jì)(shj)光學(xué)系統(tǒng)，產(chǎn)生半徑為r的圓柱形空心激光束。第13頁(yè)/共20頁(yè)第十三頁(yè)，共21頁(yè)。rnnlnln cm)5, 1,34( rnn cm;5cm,5cm;9cm,5 . 75 . 1cm;15cm,102lrllrllrllll 2015第14頁(yè)/共20頁(yè)第十四頁(yè)，共21頁(yè)。0dddd22 tllntlln22)(34)(llllnn cm/s345-5- ll球心處球心處第15頁(yè)/共20頁(yè)第十五頁(yè)，共21頁(yè)。1L2LS111111fll cm301 lcm30cm1

13、511 lf第16頁(yè)/共20頁(yè)第十六頁(yè)，共21頁(yè)。222111fll cm52 lcm10cm1022 lf1L2LS第17頁(yè)/共20頁(yè)第十七頁(yè)，共21頁(yè)。三、計(jì)算題三、計(jì)算題1. 1. 當(dāng)釣魚(yú)者從池塘上方觀測(cè)時(shí)，一條魚(yú)出現(xiàn)當(dāng)釣魚(yú)者從池塘上方觀測(cè)時(shí)，一條魚(yú)出現(xiàn)(chxin)(chxin)在水在水面下面下0.25m0.25m處。若視線與水面法線的夾角是處。若視線與水面法線的夾角是6060，水的折射率，水的折射率為為1.331.33，問(wèn)魚(yú)的實(shí)際深度是多少？，問(wèn)魚(yú)的實(shí)際深度是多少？drr+drAFBAhAhA點(diǎn)，深度為像在點(diǎn)，深度為解：設(shè)魚(yú)實(shí)際位置在4/ 113/4hnn(1)sinsinsin nrn(2)coscosrdrddcosdrncosr(1)n式兩邊同時(shí)微分第18頁(yè)/共20頁(yè)第十八頁(yè)，共21頁(yè)。drr+drAFBA(1)sinsinrn(2)coscosrdrdntan-)dhtan(tan-)dtan(hrrrBF由圖可知：17. 1cos38coscoshcoscosh)d(tan)d(tanhtan-)dtan(tan-)dtan(hh33322rrndrdrrrrr第19頁(yè)/共20頁(yè)第十九頁(yè)，共21頁(yè)。謝謝您的觀看(gunkn)！第20頁(yè)/共20頁(yè)第二十頁(yè)，共21頁(yè)。NoImage內(nèi)容(nirng)總