高三物理光学复习

光的反射和折射小孔成像光的直线传播实例：光的反射规律：光的反射定律应用：平面镜及其成像特点光的折射规律：光的折射定律全反射应用：棱镜色散光谱影的形成：日食、月食光学实例：小孔成像、影的形成、日食和月食１、光沿直线传播的条件：在同种均匀介质中，光沿直线传播。习题（1）规律：反射定律：反射光线跟入射光线和法线在同一平面内，反射光线和入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角。2、光的反射注意：①法线垂直界面；②法线是入射光线、反射光线的角平分线；③光路的可逆性；④沿法线入射，光线原路返回。平面镜成像特点？是等大的、正立的虚像，像与物关于平面镜对称。（3）应用：平面镜成像及其特点做平面镜成像光路图的技巧：根据平面镜成像有对称性的特点，确定像的位置，再补画光路图。注意：镜后的反向延长线要画成虚线，虚像用虚线画。（2）分类：镜面反射和漫反射(课件)镜面反射和漫反射都遵守反射定律。练习3、光的折射(课件)（1）规律：折射定律：①射光线和入射光线和法线在同一平面上，②折射光线和入射光线分局在法线的两侧；③入射角的正弦跟折射角的正弦值成正比。②（2）折射率：①表示光从一种介质进入到另一种介质偏折性能的物理量。③折射光路也是可逆的'sinsinvcrin练习（3）全反射：(课件)（a）条件：①光从光密媒质进入光疏媒质②入射角大于临界角C；（b）发生全反射时，光线遵守反射定律全反射的一个重要应用就是用于光导纤维（简称光纤）。光纤有内、外两层材料，其中内层是光密介质，外层是光疏介质。光在光纤中传播时，每次射到内、外两层材料的界面，都要求入射角大于临界角，从而发生全反射。这样使从一个端面入射的光，经过多次全反射能够没有损失地全部从另一个端面射出。(练习)a、一般所说的棱镜都是用光密介质制作的。入射光线经三棱镜两次折射后，射出方向与入射方向相比，向底边偏折。（若棱镜的折射率比棱镜外介质小则结论相反。）b、作图时尽量利用对称性（把棱镜中的光线画成与底边平行）。c、由于各种色光的折射率不同，因此一束白光经三棱镜折射后发生色散现象（红光偏折最小，紫光偏折最大。）（4）棱镜：练习结束退出物小孔像现象：成倒立的实像,证明了光沿直线传播小孔成像原理图在本影区看到日全食在半影1、半影2看到日偏食在半影3看到日环食日地本影半影3半影1半影2地月本影、半影及日食的形成月月在半影区不会产生月食；没有月环食。日月当月亮部分进入地球的本影区时，形成月偏食；当月亮全部进入地球的本影区时，形成月全食；地月食的形成习题1．关于日食和月食，下列说法中正确的是(A)在月球的本影区里可看到日全食(B)在月球的半影区里可看到日偏食(C)在月球进入地球的半影区时，可看到月偏食(D)在月球完全进入地球的本影区时，可看到月全食习题2、如图所示,在距竖直墙MN左侧一段距离的A点有一小球,在球的左边、紧靠小球处有一固定的点光源S.给小球一向右的水平初速度,当小球在空中做抛运动时,在小于碰墙以前,它在墙上的影子由上而下的运动是()(A)匀速直线运动(B)自由落体运动(C)变加速直线运动(D)初速为零的匀加速直线运动,加速度a小于重力加速度gMvASNtvx0221gtyhd根据相似三角形：hdyx002212vgdttvdgtxydh所以，h与t成正比，影作匀速直线运动S解题过程:习题3、卡文迪许扭秤是用来测定万有引力恒量的重要仪器，为了观察悬挂的石英丝发生的微小扭转形变，卡文迪许采用了光放大的原理，图中悬挂在石英丝下端的T形架的竖直杆上装一块小平面镜M，M可将由光源S射来的光线反射到弧形的刻度尺上（圆弧的圆心即在M处）。已知尺距M为2m，若反射光斑在尺S上移动2cm，则平面镜M转过的角度是________rad。镜面反射的特点：①镜面反射不改变光束性质；②入射光线不变，平面镜转过α角，反射光线转过2α角。习题4、如图所示，任意一条光线射向夹角为φ的两平面镜的相对镜面上，相继经两镜面反射后，最后射出线与最初入射线的方向间夹角应为()(A)φ(B)2φ(C)3φ(D)4φ习题5、如图所示，用作图法确定人在镜前通过平面镜可看到AB完整像的范围。解：先根据对称性作出AB的像A’B’，分别作出A点、B点发出的光经平面镜反射后能射到的范围，再找到它们的公共区域（交集）。就是能看到完整像的范围。习题6、半径为R的透明介质半圆柱体，横截面如图所示，圆心为O，两条平行单色红光与底面垂直射向圆柱面，光线1的入射点A为圆柱面的顶点，光线2的入射点为B，∠AOB=60°。已知介质对红光的折射率n=。⑴求两条光线经圆柱体底面折射后的交点与圆心O点的距离d。⑵若入射的是单色蓝光，则距离d将比上面求得的结果大还是小？3ROA12B60°习题7．图中广口瓶内盛满水，沿瓶口边竖直插入瓶内的直尺上与水面相齐的C点读数为15.00cm，从图中D处水面看到的，应与21.00cm刻度线S的反射光所成像相重叠的、水中直尺上的刻度是_______cm(已知瓶口＝8.00cm，水中光速为2.25×108m/s)。CD习题8．为了从军事工事内部观察外界目标，在工事壁上开一长方形孔，设工事壁厚d=34.64cm，孔的宽度L=20cm，孔内嵌入折射率为n=的玻璃砖，如图所示，试问：(1)嵌入玻璃后，工事内部人员观察到外界的视野有多大张角？(2)要想使外界180°范围内的物体全能被观察到，应嵌入折射率为多大的玻璃砖？3习题9、如图所示，一条长度为L=5.0m的光导纤维用折射率为n=的材料制成。一细束激光由其左端的中心点以α=45°的入射角射入光导纤维内，经过一系列全反射后从右端射出。求：⑴该激光在光导纤维中的速度v是多大？⑵该激光在光导纤维中传输所经历的时间是多少？2解题过程:解：⑴由n=c/v可得v=2.1×108m/s⑵由n=sinα/sinr可得光线从左端面射入后的折射角为30°，射到侧面时的入射角为60°，大于临界角45°，因此发生全反射，同理光线每次在侧面都将发生全反射，直到光线达到右端面。由三角关系可以求出光线在光纤中通过的总路程为s=2L/，因此该激光在光导纤维中传输所经历的时间是t=s/v=2.7×10-8s。3习题10、光导纤维是一种比头发还细的玻璃丝，这种玻璃丝分为内外两层（芯线和包层），芯线的折射率比包层的折射率______。海市蜃楼是光在密度分布不均匀的空气中传播时发生全反射而产生的，原因是海面上的下层空气的折射率比上层______；在沙漠中也会看到“海市蜃楼”现象，原因是接近沙面的空气层比上层空气的折射率______。“海市蜃楼”现象习题11、如图所示，一细束红光和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上，经折射后交于光屏上的同一个点M，若用n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率，下列说法中正确的是()A.n1n2，a为红光，b为蓝光B.n1n2，a为蓝光，b为红光C.n1n2，a为红光，b为蓝光D.n1n2，a为蓝光，b为红光全反射棱镜横截面是等腰直角三角形的棱镜叫全反射棱镜。选择适当的入射点，可以使入射光线经过全反射棱镜的作用在射出后偏转90o（下图1）或180o（下图2）。要特别注意两种用法中光线在哪个表面发生全反射。习题12、如图所示，△abc为一直角三棱镜的横截面，其顶角α=30°，P是平行于ab的光屏。现有一束宽度为d的单色平行光垂直射向ab面，结果在屏P上形成一宽度等于d的光带。（1）画出对应的光路图（不考虑光线的反射）（2）求该棱镜的折射率n．32dPabcα