几何光学复习高三物理课件

第十九章几何光学淳安中学曾继【知识要点】•一、光的直线传播•二、光的反射•三、光的折射•四、透镜(高考不作要求)一.光的直线传播1.光在同种均匀介质中沿直线传播m/s103=.28×光在真空中的传播速度c3.能说明光的直线传播的事实A:影子B:日食和月食成因???日食、月食现象??成因?本影?半影?月食的成因可自已分析【课后练习】1.当月球运行到地球之后的适当位置时，就会出现月食（见图）在AC交界、BC交界处的人们看到的是月______食,AC交界处看到的是______图形象,BC交界处看到的是______图形象；在C处的人们看到的是月______食,看到的是______图形象;若这时在高空经过A或B处,能否看到月食?______。答案：偏，Ⅰ，II；全,Ⅲ；否。二.光的反射•1．反射定律•反射光线跟入射光线跟法线在同一平面内，反射光线和入射光线分别位于法线两侧，反射角等于入射角。•α=β2．面镜•(1)平面镜；•(2)凹面镜；•(3)凸面镜。平面镜成象的特点:等大,正立,虚象,关于平面镜对称.平面镜的作用不改变光的性质,只改变光的传播方向如图所示,一个点光源S通过平面镜成像.设光源不动,平面镜以速率v沿OS方向向光源平移,镜面与OS方向之间的夹角为30°,则光源的像S’（图中未画出）A．以速率v平行于OS向右运动B．以速率v垂直于OS向下运动D．以速率v沿SS’连线向S运动C．以速率沿连线向运动3vSSS'答案：D确定人眼在什么范围内观察:如图甲所示,MN为水平放置的平面镜,AB为竖直放置的物体,试用作图法画出人眼能看到物体在镜中完整像的区域.如图所示,AB是竖直的旗杆,CD为池塘,试作图画出人眼E能通过塘水看到旗杆杆顶的位置的观察范围。答案：CC’、DD’间所限定的范围。ABB’A’确定人眼可观察到的范围如图所示,AB是竖直的旗杆,CD为水平地面,试作图画出人眼E能通过地面上的平面镜看到旗杆的哪一部分.ABECDE方法点评:A:先作出虚像B:再作边界反射光线,补全入射光线利用光路可逆和平面镜成像的特点如图A为观察者的眼睛,BC为障碍物,D为平面镜,三者位置保持不变,画图标明A通过透镜面看到BC后面的区域。（用斜线表示）答案：（提示利用光路可逆和平面镜成像的特点）三、光的折射A:光的折射•1、折射定律•折射光线跟入射光线和法线在同一平面里，折射光线跟入射光线分居法线的两侧，入射角的正弦与折射角的正弦之比等于常数。sinsinirn•2、折射率•光从真空射入某种介质发生折射的时候，入射角的正弦sini，与折射角的正弦sinr之比值n叫做这种介质的折射率。•理论研究和实验研究都证明：某种介质的折射率n，等于光在真空中的速度c跟光在这种介质中的速度v之比。•由于光在介质中的传播速度总是小于光在真空中的传播速度，所以任何介质的折射率n均大于1。nirsinsinncvrninsinsin21rninsinsin21四.光的色散光的色散1.光的色散光的色散是指复色光通过折射(如通过三棱镜)后,在光屏上形成彩色光带的现象.2.色散的实质是由各种色光在同一介质中传播的速率不同,或者说是同一种介质对不同色光的折射率不同而引起的。各种色光红橙黄绿蓝靛紫折射率n频率ν波长λ能量E在介质中的速度V=c/n小大低长小大高短大小点光源S通过带有圆孔的挡板N,照射到屏M上,形成直径为d的亮圆,如果在挡板靠近光屏一侧放上一块厚玻璃时,如图所示,这时点光源通过圆孔和玻璃,在屏上形成直径为D的亮圆.直径D和d和关系是A、dDB、d=DC、dDD、无法判定、答案：A(03江苏物理).如图,一玻璃柱体的横截面为半圆形,细的单色光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心),产生反射光束1和透射光束2,已知玻璃折射率为,入射角为450(相应的折射角为240),现保持入射光不变,将半圆柱绕通过O点垂直于图面的轴线顺时针转过15°,如图中虚线所示,则A光束1转过15°B光束1转过30°C光束2转过的角度小于15°D光束2转过的角度大于15°3BC光在某种玻璃中的传播速度是×108m/s,要使光由空气射入这种玻璃时,折射光线与反射光线之间成900角，则入射角是（）A．300B．450C．600D．9003折射现象的本质是什么?问:若θ1=00,求θ2102sinsincnC(04春季全国理综)对于某单色光,玻璃的折射率比水的大,则此单色光在玻璃中传播时,A．其速度比在水中的大，其波长比在水中的长B．其速度比在水中的大，其波长比在水中的短C．其速度比在水中的小，其波长比在水中的短D．其速度比在水中的小，其波长比在水中的长Ccncnf关于岸上的人和水中的鱼，下列说法正确的是（）A．人看到的是鱼的实像，位置偏浅些B．人看到的是鱼的虚像，位置偏浅些C．人看到的是鱼的实像，位置偏深些D．入看到的是鱼的虚像，位置偏深些思考2:不同颜色的单色光所成的像位置有何不同B思考1:请画出光路图加以说明?(04全国理综21.)发出白光的细线光源ab,长度为l0,竖直放置,上端a恰好在水面以下,如图.现考虑线光源ab发出的靠近水面法线(图中的虚线)的细光束经水面折射后所成的像,由于水对光有色散作用,若以l1表示红光成的像的长度,l2表示蓝光成的像的长度,则()A．l1＜l2＜l0B．l1＞l2＞l0C．l2＞l1＞l0D．l2＜l1＜l0ab水DO有一圆柱形容器,里面注满水,现在靠右侧边缘处直立一根直杆,则在正面看到的像的位置在a,b,c的哪处?abc让学生画出光路图说明,然后用实验演示.B:全反射•1、全反射现象•光的传播速度较小,折射率较大的介质称之为光密介质;光的传播速度较大,折射率较小的介质称之为光疏介质。•当光线从光密介质射入光疏介质时,且当入射角增大到某一角度,使折射角达到90°时,折射光线就完全消失,只剩下反射到光密介质的光线,这种现象叫光的全反射。发生全反射的条件(1)光由光密介质射向光疏介质；(2)入射角大于临界角。•2、临界角•折射角变成90°时的入射角叫临界角.•设介质的折射率为n,光在介质中的传播速度为v,光在真空中的传播速度为大写C,光从介质射入真空（或空气）时的临界角为小写c,那么sinsinsin901cnCvcnvCIII450θ1练习1:有一顶角为45度的玻璃三棱镜,有一束光从介面I射入玻璃经过折射后射向介面II,玻璃的折射率为。(0θ1900)则2A、光束在介面I上可能发生全反射。C、光束在介面II上可能发生全反射。B、光束在介面I上不可能发生全反射。D、光束在介面II上不可能发生全反射。在水面下深为h处有一个点光源问在水面上放一薄木板,要使水面上的人始终看不到光源,则薄木板的最小面积是多少?水的折射率为n。变化一:若在深为h处有红色和绿色两个点光源，则在水面上看到的亮斑有何区别?•3.应用:(1)海市蜃楼(2)光导纤维一束光从空气射向折射率为n=的某种玻璃的表面如图所示,i代表入射角,则（）(A)当i＞45°时,会发生全反射现象(B)无论入射角i多大,折射角都不会超过45°(C)欲使折射角等于30°,应以i=45°的角度入射(D)当i=arctg时,反射光线跟折射光线恰好互相垂直2BCD2红光与紫光相比A、在真空中传播时，紫光的速度比较大B、在玻璃中传播时，红光的速度比较大C、玻璃对红光的折射率较紫光的大D、从玻璃到空气的界面上，红光的临界角较紫光为大答案：BD如图所示,ABCD是透明玻璃砖,AB面和CD面平行,它们分别是玻璃和空气的界面,设为界面I和界面II,光线从界面I射入玻璃砖,再从界面II射出,回到空气中,如果改变光到达界面II的入射角,则A.只要入射角足够大,光线在界面I上可能发生全反射现象。B.只要入射角足够大,光线在界面II上可能发生全反射现象。C.不能入射角多大,光线在界面I上都不可能发生全反射现象。D.不管入射角多大,光线在界面II上都不可能发生全反射现象。答案：CD图中ABCD是用折射率n=2.4的透明介质做成的四棱柱镜(图为横截面图),∠A==900,∠B=600,ABBC.现有平行光线垂直入射到棱镜的AB面上,若每个面上的反射都不能忽略,求出射光线,要求：(1)画出所有典型光线从入射到射出的光路图(表示光线进行方向的箭头只在棱镜外面的光线上标出即可).(2)简要说明所画光路的根据,并说明每条典型光线只可能从棱镜表面的哪部分射出.C4.一束宽为d的平行光，从水中射入空气中，光束与水平的夹角为φ，水的折射率为n，求空气中光束的宽度d′的表达式？解:如图所示，入射角折射角′则′21,sinsinn由图中可知′′cossinddAB说明：光由空气射入介质时，折射率为n，那么光由介质射入空气时，折射率为1/n。dndndddsincos1sinsin1sinsin1sincos222225.一束光线由空气射入某种介质,如图所示.在界面上发生反射和折射,已知入射角为60°,反射光线与折射光线成90°,求介质的折射率。解：因为:在界面发生反射时,i=i’=60°又因为反射光线与折射光线成90°角,所以:r=90°-i=30°因此:330sin60sinsinsin°°rin（1）在本题的图上画出所需的光路。（2）为了测出玻璃的折射率，需要测量的是______，在图上标出它们。（3）计算折射率的公式是n=______。答案：入射角i、折射角r，risinsin【反馈练习】1．关于日食和月食的下列各说法中，正确的是A．发生日环食时的月、地距离，较发生日全食时的大B．我们观察不到月环食是因为月球距地球较近，月球较小C．发生日全食时，地球上没有任何地方能看到日偏食D．发生月全食时，由于地球大气散射太阳光，月面并不完全黑暗答案:ABD3．两个平面镜垂直相交于棱L，如图所示为入射光线a经过2次反射的光路，反射光线依次是b和c，以棱L为轴，使两平面镜都逆时针转一个小角度a，入射光线a仍按原方向入射，这时反射光线依次为b’和c’，则可知A．b’与b夹角为aB．b’与b夹角为2aC．c’与c夹角为2aD．c’与c平行答案：BD5、一条单色光线由空气入射到某介质时，入射角为60°，折射光线与反射光线垂直，那么该介质的折射率为ABCD、、、、323332答案：B*9、已知介质对某单色光的临界角为θ，则ABcsincCsinD、该介质对此单色光的折射率等于θ、此单色光在该介质中的传播速度等于θ（是真空中的光速）、此单色光在该介质中的波长是在真空中波长的θ倍、此单色光在该介质中的频率是在真空中频率的θ倍11sinsin答案：ABC