第11章几何光学

1第11章几何光学一、选择题1.用一只手拿住一只铅笔，笔尖朝上，放在眼前一定的距离处，再用另一只手去触摸笔尖．实验显示，睁开双眼比闭上一只眼睛更容易摸到．对此现象的可能解释是[](A)用一只眼睛观看笔尖时，来自笔尖的光线射入眼睛的方向发生了变化(B)用一只眼睛观看笔尖时，来自笔尖的光线射入眼睛的方向距离了变化(C)用双眼观看笔尖时，来自笔尖的同方向光线分成两束射入双眼(D)用双眼观看笔尖时，来自笔尖的两束不同方向的光线分别射入双眼，其焦点在笔尖位置2.一小石头A位于光源S和竖直墙壁之间，且紧靠光源．若以水平速度0v抛出石头，则石头在墙壁上的影子的运动是[](A)匀速直线运动(B)自由落体运动(C)变加速直线运动(D)加速度为2g的均加速直线运动3.一束光线在传播过程中，遇到光滑的介质分界面时，发生镜面反射；遇到粗糙的介质分界面时，发生漫反射。究其原因，主要是光在[](A)光滑界面和粗糙界面的反射均不遵循光的反射定律(B)光滑界面的反射不遵循光的反射定律，粗糙界面的反射遵循光的反射定律(C)光滑界面的反射遵循光的反射定律，粗糙界面的反射不遵循光的反射定律(D)光滑界面和在粗糙界面的反射均遵循光的反射定律，但粗糙界面反射的光线方向各不相同4.关于“镜面反射”和“漫反射”的区别，下列叙述中正确的是[](A)镜面反射是光线垂直入射时的反射，漫反射是光线斜入射时的反射(B)镜面反射是反射线方向相同的反射，漫反射是反射线方向各不相同的反射(C)镜面反射反射线在入射面内，漫反射反射面不在入射面内(D)镜面反射反射线不在入射面内，漫反射反射面在入射面内5.一平面反射镜M以1srad3π的角速度绕过O的垂直轴转动，PQ为一圆弧形屏幕，其圆心亦在O点，对圆心的张角为60．现有一束来自频闪光源的平行光从固定方向射向平面镜M上的O点，若光源每秒闪12次，M转一周，屏幕PQ上出现的光点数是[](A)48(B)12(C)24(D)6T11-1-2图0vST11-1-5图MPSQO26.一束平行光以入射角i射入T11-1-6图所示的介质分界面后,发生反射和折射．若介质折射率12nn，其折射角与入射角i的关系为[](A)i(B)i(C)i(D)i2.17.一束平行光以入射角i射入T11-1-7图所示的介质分界面后,发生反射和折射．若介质折射率321nnn，其光在三种介质中传播的速度大小关系为[](A)321vvv(B)321vvv(C)321vvv(D)321vvv8.一束单色光从空气射入水中时，该单色光的[](A)频率不变(B)波长不变(C)速度不变(D)颜色不变9.一束单色光从空气射入水中时，其[](A)频率、波长和波速都变小(B)频率不变，波长和波速都变小(C)频率不变，波长和波速都变大(D)频率、波长和波速都变大10.已知光在真空中的传播速度为8103ms-1，频率为4105Hz的单色光在折射率为1.5的玻璃中的波长为[](A)400nm(B)600nm(C)900nm(D)1000nm11.单色光从空气射入折射率为n的水中．若此单色光在真空中的速度为c，则在水中的速度为：[](A)c(B)nc(C)cn(D)cn二、填空题1.如T11-2-1图所示，边长为a、折射率为n的玻璃立方体，中心有一个小气泡。为使从立方体外面都看不到小气泡，必须在每个面上都贴一张纸片，纸片的最小面积是．2.已知水的折射率为1.33，水蒸气的折射率是1.026，则一束光在水中传播与在水蒸气中传播的速率之比21vv__________；波长之比21__________．T11-2-1图T11-1-6图i1n1n2nT11-1-7图i1n3n2n33.一束平行光以入射角i射入T11-2-3图所示的介质分界面后,发生反射和折射．若介质折射率321nnn，其折射角与入射角i的关系为．4.赤道某地春分日中午，一束阳光透过房顶的小孔竖直射到地面．已知房顶离地面4m，则该时刻地面光点的移动速度为___________mh-1．若地面上放一块足够大的平面镜，则反射光点的亮点在屋顶上的移动速度为___________mh-1．下午两点，地面光点的移动速度为___________mh-1．5.从地面上观察太阳，太阳的直径与人眼所成的夹角(称为“视角”)约为3102.9rad．已知水的折射率为1.33，在中午太阳当顶时，人从水下观察太阳，其视角将变为________________rad．6.如T11-2-6图所示,夹角为70的两平面反射镜组合在一起，两镜夹角的平分线上有一光点S，它在两平面镜中能形成_____个像．7.在离球面镜10.0cm远处放置一个高为1.0cm的物体，若它所成的像在镜后6.0cm处，则这个镜子是镜，镜面的曲率半径Rcm，像高hcm．8.如T11-2-8图所示,点光源S到屏的距离为l，焦距为f的凸透镜位于光源与屏之间，其主轴过光源、垂直于屏．如其焦距为f满足lfl4，为使屏上的光斑最小，光源距透镜的距离为___________________．9.一点光源以40cms-1的速度沿焦距为20cm的凸透镜主轴远离透镜运动，当点光源距透镜60cm时，像点的移动速度为_______________．三、填空题1.如T11-3-1图所示，两平面反射镜间夹角15，光源距镜面交点O的距离为10cm，光源发出的垂直于M2的光线射向M1后，在两镜中反复反射，直到光线从某一镜面射出，则从A点开始到最后一次反射点，光线所走的路程是多少?T11-2-3图i1n3n2nT11-2-6图ST11-2-8图SlT11-3-1图a1M2MO42.光导纤维是利用全反射传导光信号的装置。在T11-3-2图所示的光导纤维剖面中，AB为其端面，内芯材料的折射率33.11n，外层材料折射率2.12n．为使光线局限在纤维内传播，入射角i应满足的条件是什么?3.一凹透镜所成的像，像高为物高的31，物、像间距离为1m．求此凹透镜的曲率半径．4.如T11-3-4图所示，一折射率为2、半径为R的半圆柱透明物体上方，放置一块平行于透明体平面的屏幕ACB(视为无限大的平面)，一束细平行光垂直于透明体的平面射到其柱心O处．如果该半圆柱透明体绕过O的轴线沿逆时针方向转90，在此过程中，屏幕上光斑的移动方向和移动区间如何?5.在半径R=2m、孔径d=0.5m的凹面镜的焦点位置上，放置一块圆形屏幕，使平行于轴的所有光线经凹面镜反射后都能到达该圆形屏幕．试求该圆形屏幕的直径．6.如T11-3-6图所示，半径为R的凸透镜和凹镜主轴重合放置，两镜顶点O1、O2相距2.6R．现将一点光源S放在主轴上距凹透镜顶点O1为0.6R处，设点光源的像只能直接射到凹透镜上，问S径凹镜和凸镜各反射一次后所成的像在何处？7.如T11-3-7图所示，某三棱镜横截面为直角三角形，60,90BA，棱镜材料折射率为n，BC面涂黑，入射于AB面上的光线与BC平行，经AB、AC折射后射出．问(1)出射光线相对于入射线的偏向角为多少?(2)为使光线能从AC面射出，折射率n的最大值为多少?8.如T11-3-8图所示，一只厚底玻璃缸。底后6cm，内盛4cm深的水．已知水的折射率为1.33，玻璃的折射率是1.80；如果从玻璃缸上面竖直向下看，看到缸底下表面离水面的距离是多少?9.体温计横截面如T11-3-9图所示，已知细水银柱A离圆柱面(半径为R)顶O的距离为2R，C为圆柱面中心轴位置，玻璃管的折射率为1.5，E表示人眼．求图示横截面上人眼所见水银柱像的位置、虚实、正倒和放大倍数．T11-3-2图i1n2nABA11-3-6图1OS2OT11-3-4图OAnRBCT11-3-7图A11i2i2BCnT11-3-8图cm6cm4T11-3-9图ARER2CO510.一物体与屏幕相距L=80cm，在其间放置一个薄凸透镜，薄凸透镜在两个不同位置，均可以在屏幕上获得物体的像．已知这两个像长之比为1/9，求其透镜的焦距f．11.如T11-3-11图所示，位于凸透镜L的焦点处的光源S经透镜折射后在距透镜2倍焦距处与主轴垂直的屏幕上留下直径为d的亮斑．现将光源S沿主光轴移动一段距离，使屏上亮斑的直径变为d/2．已知透镜的焦距为f，求物点S移动的距离．12.如T11-3-12图所示，折射率为1.5的全反射镜上方6cm处放置一物体S，棱镜直角边长6cm，棱镜右侧10cm处放置一焦距f1=10cm的凸透镜，凸透镜右侧15cm处再放置一焦距f2=10cm的凹透镜．求该成像系统成像的位置和放大率．13.一显微镜的焦距为1cm，目镜焦距为4cm，两者相距16cm(即镜筒长度)。如果观察者的明视距离为24cm，问观察物应放在镜前什么位置?其总放大率是多少?14.装在门上的门镜(又称“猫眼”)是由一个凹透镜和一个凸透镜组成的简单光学仪器，其功能是人在室外看不清室内情况，而在室内可以看清室外情况．一种门镜示意如T11-3-1４图所示，其凹透镜焦距为1.0cm，凸透镜焦距为3.5cm，两透镜见距离为2.1cm．试分析它所具备的功能．T11-3-11图dLFFST11-3-12图6cmS6cm10cm15cmT11-3-14图室内室外