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幾何光學(xué)復(fù)習(xí)及習(xí)題解析幾何光學(xué)復(fù)習(xí)及習(xí)題解析1光的折射定律
全反射問(wèn)題通過(guò)平行玻璃磚的光線
通過(guò)棱鏡的光線光的色散
光導(dǎo)纖維07學(xué)年南京市期末質(zhì)量調(diào)研2
2007年理綜北京卷1306年廣東東莞中學(xué)高考模擬試題207屆南京市綜合檢測(cè)題(三)5南京市07屆二模試卷1007年4月蘇州中學(xué)調(diào)研試卷1
07年4月蘇州中學(xué)調(diào)研試卷92007年理綜全國(guó)卷Ⅰ1706年廣東東莞中學(xué)高考模擬試題13
例107年蘇錫常鎮(zhèn)四市二模1606年5月深圳市第二次調(diào)研考試14
07年蘇錫常鎮(zhèn)四市一模16蘇北五市07屆調(diào)研考試172007年物理海南卷18(2)
2007年高考江蘇卷14幾何光學(xué)光的折射定律21.光的折射定律(1)折射光線在入射光線和法線所在的平面上,折射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè),(2)入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù)折射定律的各種表達(dá)形式:
(θ1為入、折射角中的較大者)在光的折射現(xiàn)象中,光路也是可逆的。2.折射率:(1)光從真空射入某種介質(zhì)時(shí),入射角的正弦跟折射角的正弦之比(2)折射率等于光在真空中的速度c跟光在這種介質(zhì)中的速度v之比,n=c/v.1.光的折射定律(1)折射光線在入射光線和法線所在的平面上,33.全反射問(wèn)題當(dāng)入射角增大到某一角度,使折射角達(dá)到90°時(shí),折射光完全消失,只剩下反射光,這種現(xiàn)象叫做全反射全反射臨界角:(1)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì),當(dāng)折射角變?yōu)?0°時(shí)的入射角叫臨界角;(2)光從折射率為n的介質(zhì)射向真空時(shí)臨界角的計(jì)算公式:產(chǎn)生全反射的條件:(1)光必須從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì);(2)入射角必須等于或大于臨界角.大氣中的光現(xiàn)象—蒙氣差海市蜃樓沙漠里的蜃景3.全反射問(wèn)題當(dāng)入射角增大到某一角度,使折射角達(dá)到90°時(shí),44.通過(guò)平行玻璃磚的光線當(dāng)光線從玻璃磚上表面入射,從下表面射出時(shí),其特點(diǎn)是:δird12⑴光線通過(guò)平行玻璃磚后的出射光線和入射光線平行且有側(cè)向位移。側(cè)向位移的大小跟平行玻璃磚的厚度及入射角、折射率有關(guān)。⑵各種色光在第一次入射時(shí)發(fā)生色散(第二次折射不再色散);⑶射出光線的側(cè)移和折射率、入射角、玻璃磚的厚度有關(guān);⑷可利用玻璃磚測(cè)定玻璃的折射率。4.通過(guò)平行玻璃磚的光線當(dāng)光線從玻璃磚上表面入射,從下表面55.通過(guò)棱鏡的光線
(1)光線通過(guò)三棱鏡兩次向底面偏折,通過(guò)三棱鏡所成的像向頂角偏移,ABCθ光線通過(guò)棱鏡后向底面偏折偏折角度θ跟棱鏡材料的折射率有關(guān),折射率越大,偏折角度越大.偏折角度θ還跟入射角的大小有關(guān)系.(2)白光通過(guò)三棱鏡后產(chǎn)生色散現(xiàn)象,(3)全反射棱鏡是橫截面成等腰直角三角形的三棱鏡。全反射棱鏡ABCABC45°45°甲乙5.通過(guò)棱鏡的光線(1)光線通過(guò)三棱鏡兩次向底面偏折,通過(guò)66.光的色散由于各種色光的折射率不同,因此一細(xì)束復(fù)色光經(jīng)三棱鏡折射后將發(fā)生色散現(xiàn)象(紅光偏折最小,紫光偏折最大。入射光在第一次發(fā)生折射時(shí)發(fā)生色散,第二次折射時(shí)不再發(fā)生色散。)各種色光性質(zhì)比較可見(jiàn)光中,紅光的折射率n最小,在同種介質(zhì)中(除真空外)傳播速度v最大,從同種介質(zhì)射向真空時(shí)發(fā)生全反射的臨界角C最大,以相同入射角在介質(zhì)間發(fā)生折射時(shí)的偏折角最小(注意區(qū)分偏折角和折射角)。6.光的色散由于各種色光的折射率不同,因此一細(xì)束復(fù)色光經(jīng)三7白光通過(guò)三棱鏡,要發(fā)生色散,紅光偏折角最小,紫光偏折角最大.偏折角從小到大的順序是:紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫.結(jié)論——從紅到紫的方向有:(1)同一介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率逐漸增大.(2)在同一介質(zhì)中不同色光的傳播速度逐漸減?。?)光的頻率逐漸增大.(4)在真空中的波長(zhǎng)逐漸減?。?)光子的能量逐漸增大.白光通過(guò)三棱鏡,要發(fā)生色散,紅光偏折角最小,紫光偏87.光導(dǎo)纖維利用光的全反射,可制成光導(dǎo)纖維。光從光導(dǎo)纖維一端射入后,在傳播過(guò)程中經(jīng)過(guò)多次全反射,最終從另一端射出。由于發(fā)生的是全反射,因此傳播過(guò)程中的能量損耗非常小。用光導(dǎo)纖維傳輸信息,既經(jīng)濟(jì)又快捷。
7.光導(dǎo)纖維利用光的全反射,可制成光導(dǎo)纖維。光從光導(dǎo)纖維一端907學(xué)年南京市期末質(zhì)量調(diào)研2
2.某單色光由玻璃射向空氣,發(fā)生全反射的臨界角為θ,c為真空中光速,則該單色光在玻璃中的傳播速度是()A.c
cosθB.c
sinθ
C.c/cosθ
D.c/sinθB07學(xué)年南京市期末質(zhì)量調(diào)研22.某單色光由玻璃射向空氣,發(fā)102007年理綜北京卷1313.光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)如圖,其內(nèi)芯和外套材料不同,光在內(nèi)芯中傳播。以下關(guān)于光導(dǎo)纖維的說(shuō)法正確的是()
A.內(nèi)芯的折射率比外套大,光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射B.內(nèi)芯的折射率比外套小,光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射C.內(nèi)芯的折射率比外套小,光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生折射D.內(nèi)芯的折射率與外套的相同,外套的材料有韌性,可以起保護(hù)作用內(nèi)芯外套A2007年理綜北京卷1313.光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)如圖,其內(nèi)1106年廣東東莞中學(xué)高考模擬試題22.對(duì)下列自然現(xiàn)象的描述正確的是:()A.在海面上,向遠(yuǎn)方望去,有時(shí)能看到遠(yuǎn)方的景物懸在空中。同樣,在沙漠中也能觀察到同樣的景象B.在沙漠中,向遠(yuǎn)方望去,有時(shí)能看到遠(yuǎn)方的景物的倒影。同樣,在海面也能觀察到同樣的景象C.在海面上,向遠(yuǎn)方望去,有時(shí)能看到遠(yuǎn)方的景物懸在空中。在沙漠中,向遠(yuǎn)方望去,有時(shí)能看到遠(yuǎn)方的景物的倒影。D.在海面上,向遠(yuǎn)方望去,有時(shí)能看到遠(yuǎn)方的景物的倒影。在沙漠中,向遠(yuǎn)方望去,有時(shí)能看到遠(yuǎn)方的景物懸在空中。C06年廣東東莞中學(xué)高考模擬試題22.對(duì)下列自然現(xiàn)象的描述正確1207屆南京市綜合檢測(cè)題(三)55.如圖所示,有三塊截面為等腰直角三角形的透明材料(圖中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)恰好拼成一個(gè)正方形棱鏡.從E點(diǎn)垂直于邊射入的單色光在F處發(fā)生全反射,在G、H連續(xù)發(fā)生兩次折射后射出.若該單色光在三塊材料中的傳播速率依次為v1、v2、v3,下列關(guān)系式中正確的是()A.v3>v1>v2B.v2>v3>v1
C.v3>v2>v1
D.v1>v2>v3ⅠⅢFGHⅡED07屆南京市綜合檢測(cè)題(三)55.如圖所示,有三塊截面為等13南京市07屆二模試卷1010、如圖所示,同種玻璃制成的兩個(gè)直角三棱鏡,頂角分別為α、β(α略大于β),兩束單色光A和B分別垂直于直角三棱鏡的斜邊射入,出射光線與出射界面的夾角均為θ。則()A.A光的頻率比B光的低B.在棱鏡中A光的波長(zhǎng)比B光的短C.在棱鏡中B光的傳播速度比A光的大D.兩束光由水射向空氣發(fā)生全反射時(shí),B光的臨界角比A光的小ABθθ
βαAD南京市07屆二模試卷1010、如圖所示,同種玻璃制成的兩個(gè)直1407年4月蘇州中學(xué)調(diào)研試卷1.1.如圖所示,ABCD為同種材料構(gòu)成的柱形透明體的截面,其中ABD部分為等腰直角三角形,BCD部分為半圓形,一束單色平行光從真空垂直射向AB或AD面,材料的折射率n=1.6。下列說(shuō)法中正確的是()A.從AB面中點(diǎn)射入的光線不一定從圓弧的中點(diǎn)射出B.從AB面射入的所有光線經(jīng)一次反射和折射后都能從BCD面射出C.從AB面中間附近射入的光線經(jīng)一次反射和折射后能從BCD面射出D.若光線只從AD面垂直射入,則一定沒(méi)有光線從BCD面射出DBACC07年4月蘇州中學(xué)調(diào)研試卷1.1.如圖所示,ABCD為同種材159.如圖所示,P、Q是兩種透明材料做成的兩塊形狀相同的直角梯形棱鏡,疊合在一起組成一個(gè)長(zhǎng)方體。某單色光自P的上表面斜射入,折射光線正好垂直通過(guò)兩棱鏡的界面,已知材料的折射率nP<nQ。射到P的上表面的光線與P的上表面之間的夾角為θ。下列說(shuō)法正確的是()A.光線有可能不從Q的下面射出B.從Q的下表面射出的光線一定與入射到P的上表面的光線平行C.如果光線從Q的下表面射出,出射光線與下表面的夾角一定大于θD.如果光線從Q的下表面射出,出射光線與下表面的夾角一定小于θ
07年4月蘇州中學(xué)調(diào)研試卷9.PQθAD9.如圖所示,P、Q是兩種透明材料做成的兩塊形狀相同的直角梯162007年理綜全國(guó)卷Ⅰ1717.在桌面上有一倒立的玻璃圓錐,其頂點(diǎn)恰好與桌面接觸,圓錐的軸(圖中虛線)與桌面垂直,過(guò)軸線的截面為等邊三角形,如圖所示,有一半徑為r的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的底面上,光束的中心軸與圓錐的軸重合。已知玻璃的折射率為1.5,則光束在桌面上形成的光斑半徑為()A.rB.1.5r C.2r D.2.5rr桌面C解見(jiàn)下頁(yè)2007年理綜全國(guó)卷Ⅰ1717.在桌面上有一倒立的玻璃圓錐17r解:臨界角C,sinC=1/n=2/3,C<600光路圖如圖所示,光線射到A或B時(shí),入射角等于600,大于臨界角,發(fā)生全反射,ECFABxDO而后由幾何關(guān)系得到第二次到達(dá)界面的時(shí)候垂直射出.O點(diǎn)為等邊?ABC的重心,設(shè)EC=x,則由幾何關(guān)系得到:.解得光斑半徑x=2rr解:臨界角C,sinC=1/n=2/3,C<601806年廣東東莞中學(xué)高考模擬試題1313.(12分)利用如圖示的裝置可測(cè)量彈簧的勁度系數(shù)。一小平面鏡B(可視為一點(diǎn))豎直固定在物塊P上,它們的總質(zhì)量為m,現(xiàn)將P緊靠著直立的彈簧上端,用插銷K固定,此時(shí)彈簧處于自然長(zhǎng)度,從固定的點(diǎn)光源S發(fā)出的光經(jīng)過(guò)平面鏡反射后在豎直標(biāo)尺的A點(diǎn)形成一個(gè)小光斑。松開(kāi)插銷K,發(fā)現(xiàn)最終小光斑穩(wěn)定在標(biāo)尺上某點(diǎn),該點(diǎn)到A點(diǎn)的距離為h,已知點(diǎn)光源S與平面鏡的水平距離為L(zhǎng)0,標(biāo)尺與平面鏡的水平距離為L(zhǎng),求該彈簧的勁度系數(shù)。KSLBA標(biāo)尺PL006年廣東東莞中學(xué)高考模擬試題1313.(12分)利用如圖示19解:設(shè)拔掉K穩(wěn)定時(shí),m下移△x,兩次反射角分別為α和β,SLBA標(biāo)尺PL0αβhA′B′△x彈簧的勁度系數(shù)為k,由力的平衡:k△x=mg根據(jù)反射光線得:△x+Ltanα-Ltanβ=h根據(jù)入射光線得:L0tanα-L0tanβ=△x解方程組得:解:設(shè)拔掉K穩(wěn)定時(shí),m下移△x,兩次反射角20例1.如圖所示,平行單色光以45o的入射角,射到半圓形玻璃磚的上表面AB上。玻璃磚的半徑為R,折射率為。試判斷半圓弧AB上有光線射出的區(qū)域的長(zhǎng)度。解:由折射定率得光線從AB入射后的折射角是30o,r=30oABθDOθαβCA=45o但到達(dá)半圓弧AB上各點(diǎn)時(shí)的入射角θ是各不相同的,當(dāng)θ大于臨界角45o時(shí),在AC弧、BD弧將發(fā)生全反射而不能射出。在CD之間有光線射出。求得α=15o,β=75o,由計(jì)算可得:有光線射出的區(qū)域長(zhǎng)πR/2。例1.如圖所示,平行單色光以45o的入射角,射到2107年蘇錫常鎮(zhèn)四市二模1616.(15分)如圖所示,一束光線以60o的入射角射到一水平放置的平面鏡上,反射后在正上方與平面鏡平行的光屏上留下一光點(diǎn)P,現(xiàn)將一塊上下兩面平行的透明體平放在平面鏡上,則進(jìn)入透明體的光線經(jīng)平面鏡反射后再?gòu)耐该黧w的上表面射出,在光屏上留下一光點(diǎn)P'(圖中未畫(huà)出).已知.透明體對(duì)光的折射率,真空中的光速c=3×108m/s(l)作出后來(lái)的光路圖,標(biāo)出P'位置(2)求透明體的厚度d(3)求光在透明體里傳播的時(shí)間t.P07年蘇錫常鎮(zhèn)四市二模1616.(15分)如圖所示,一束光線22PP1
Aβα解:(l)畫(huà)出光路圖如圖示,PP'
∥P1P2
P'P2
(2)由折射定律sinα=nsinβ代入數(shù)據(jù)解得β=300設(shè)透明體的厚度為d.PP'=P1P2=AP1-AP2=2dtanα-2dtanβ∴d=1.5cm(3)光在透明體里運(yùn)動(dòng)的速度v=c/n光在透明體里運(yùn)動(dòng)的路程光在透明體里運(yùn)動(dòng)的時(shí)間tPP1Aβα解:(l)畫(huà)出光路圖如圖示,PP'∥P2306年5月深圳市第二次調(diào)研考試14入射平行光RDORSn14、(12分)如圖所示,一束截面為圓形(半徑R)的平行復(fù)色光垂直射向一玻璃半球的平面,經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個(gè)圓形彩色亮區(qū).已知玻璃半球的半徑為R,屏幕S至球心的距離為D(D>3R),不考慮光的干涉和衍射,試問(wèn):(1)在屏幕S上形成的圓形亮區(qū)的最外側(cè)是什么顏色?(2)若玻璃半球?qū)?1)中色光的折射率為n,請(qǐng)你求出圓形亮區(qū)的最大半徑.解:(1)紫色。06年5月深圳市第二次調(diào)研考試14入射平行光RDORSn1424如圖,紫光剛要發(fā)生全反射時(shí)的臨界光線射在屏幕S上的點(diǎn)E到亮區(qū)中心G的距離r就是所求最半徑.解:(2)COGnCABFERC設(shè)紫光臨界角為C,由全反射的知識(shí):由幾何知識(shí)可知:所以有:如圖,紫光剛要發(fā)生全反射時(shí)的臨2507年蘇錫常鎮(zhèn)四市一模1616.如圖所示,不透明的長(zhǎng)方體擋板ABCD豎立在水平地面上,其中AB寬L=4cm,AD高h(yuǎn)=10cm.擋板上水平放置一足夠大的平面鏡,平面鏡距地面的高度為H=17cm,質(zhì)量為m的物體(可看作質(zhì)點(diǎn))從圖中C以某一初速度沿著PC連線的延長(zhǎng)線方向向右運(yùn)動(dòng)(始終與地面接觸),若物體與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù),P、D間距離為20cm,現(xiàn)在P點(diǎn)通過(guò)平面鏡觀察物體運(yùn)動(dòng),發(fā)現(xiàn)物體在到達(dá)可視區(qū)右邊緣時(shí)恰好停下.求:(1)用光路圖作出地面觀察者在P點(diǎn)所能觀察到物體運(yùn)動(dòng)的區(qū)域;(2)物體剛進(jìn)入可視區(qū)時(shí)的速度大?。唬?)物體在可視區(qū)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.
HDCPAB07年蘇錫常鎮(zhèn)四市一模1616.如圖所示,不透明的長(zhǎng)方26解:PHDCAB(1)光路圖如圖所示;圖中MN為可視區(qū)域MNEFP′(2)由圖可知:①得②③由②、③式得PN=68cm
④可視區(qū)域的長(zhǎng)度⑤解:PHDCAB(1)光路圖如圖所示;圖中MN為可視區(qū)27由牛頓第二定律得⑥⑦由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式:⑧由⑤、⑥、⑦式得物體剛進(jìn)入可視區(qū)的速度:
⑨(3)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式⑩得(11)題目由牛頓第二定律得⑥⑦由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式:⑧由⑤、⑥、⑦式得物體剛進(jìn)28蘇北五市07屆調(diào)研考試1717.某有線制導(dǎo)導(dǎo)彈發(fā)射時(shí),在導(dǎo)彈發(fā)射基地和導(dǎo)彈間連一根細(xì)如蛛絲的特制光纖(象放風(fēng)箏一樣),它雙向傳輸信號(hào),能達(dá)到有線制導(dǎo)作用。光纖由纖芯和包層組成,其剖面如圖,其中纖芯材料的折射率n1=2,包層折射率n2=,光纖長(zhǎng)度為。(已知當(dāng)光從折射率為n1的介質(zhì)射入折射率為n2的介質(zhì)時(shí),入射角θ1、折射角θ2間滿足關(guān)系:n1sinθ1=n2sinθ2)⑴試通過(guò)計(jì)算說(shuō)明從光纖一端入射的光信號(hào)是否會(huì)通過(guò)包層“泄漏”出去;⑵若導(dǎo)彈飛行過(guò)程中,將有關(guān)參數(shù)轉(zhuǎn)變?yōu)楣庑盘?hào),利用光纖發(fā)回發(fā)射基地經(jīng)瞬間處理后轉(zhuǎn)化為指令光信號(hào)返回導(dǎo)彈,求信號(hào)往返需要的最長(zhǎng)時(shí)間。n1n2蘇北五市07屆調(diào)研考試1717.某有線制導(dǎo)導(dǎo)彈發(fā)射時(shí)29解:⑴由題意在纖芯和包層分界面上全反射臨界角C滿足:n1sinC=n2sin90°得:C=60°當(dāng)在端面上的入射角最大(im
=90°)時(shí),折射角r也最大,在纖芯與包層分界面上的入射角i′最小。iri′在端面上:im
=90°時(shí),得:rm
=30°這時(shí)imin′=90°-30°=60°=C,所以,在所有情況中從端面入射到光纖中的信號(hào)都不會(huì)從包層中“泄漏”出去。解:⑴由題意在纖芯和包層分界面上全反射臨界角C滿足:n1si30⑵當(dāng)在端面上入射角最大時(shí)所用的時(shí)間最長(zhǎng),這時(shí)光在纖芯中往返的總路程:光纖中光速:信號(hào)往返需要的最長(zhǎng)時(shí)間題目⑵當(dāng)在端面上入射角最大時(shí)所用的時(shí)間最長(zhǎng),這時(shí)光在纖芯中往返312007年物理海南卷18(2)18.(2)如圖,置于空氣中的一不透明容器中盛滿某種透明液體。容器底部靠近器壁處有一豎直放置的6.0cm長(zhǎng)的線光源。靠近線光源一側(cè)的液面上蓋有一遮光板,另一側(cè)有一水平放置的與液面等高的望遠(yuǎn)鏡,用來(lái)觀察線光源。開(kāi)始時(shí)通過(guò)望遠(yuǎn)鏡不能看到線光源的任何一部分。將線光源沿容器底向望遠(yuǎn)鏡一側(cè)平移至某處時(shí),通過(guò)望遠(yuǎn)鏡剛好可以看到線光源底端。再將線光源沿同一方向移動(dòng)8.0cm,剛好可以看到其頂端。求此液體的折射率n。
望遠(yuǎn)鏡遮光板線光源2007年物理海南卷18(2)18.(2)如圖,置于空氣中的32解:望遠(yuǎn)鏡遮光板線光源當(dāng)線光源上某一點(diǎn)發(fā)出的光線射到未被遮光板遮住的液面上時(shí),射到遮光板邊緣O的那條光線的入射角最小。若線光源底端在A點(diǎn)時(shí),望遠(yuǎn)鏡內(nèi)剛好可以看到此光源底端,設(shè)過(guò)O點(diǎn)液面的法線為OO1,則αAOO1①其中α為此液體到空氣的全反射臨界角。由折射定律有②解:望遠(yuǎn)鏡遮光板線光源當(dāng)線光源上某一點(diǎn)發(fā)出33同理,若線光源頂端在B1點(diǎn)時(shí),通過(guò)望遠(yuǎn)鏡剛好可以看到此光源頂端,則αBAB1OO1望遠(yuǎn)鏡遮光板線光源設(shè)此時(shí)線光源底端位于B點(diǎn)。由圖中幾何關(guān)系可得③聯(lián)立②③式得④由題給條件可知代入③式得n=1.3題目同理,若線光源頂端在B1點(diǎn)時(shí),通過(guò)望遠(yuǎn)鏡剛好可以看到此光源頂3414、(14分)如圖所示,巡查員站立于一空的貯液池邊,檢查池角處出液口的安全情況。已知池寬為L(zhǎng),照明燈到池底的距離為H。若保持照明光束方向不變,向貯液池中注入某種液體,當(dāng)液面高為H/2時(shí),池底的光斑距離出液口L/4。(1)試求當(dāng)液面高為2H/3時(shí),池底的光斑到出液口的距離x。(2)控制出液口緩慢地排出液體,使液面以vA的速率勻速下降,試求池底的光斑移動(dòng)的速率vx
2007年高考江蘇卷14H/2HLL/4出液口14、(14分)如圖所示,巡查員站立于一空的貯液池邊,檢查池35解:(1)由幾何關(guān)系知hHLx出液口lr由題意知當(dāng)液面高度變化,折射角r不變,①式即②代入③得(2)解:(1)由幾何關(guān)系知hHLx出液口lr由題意知當(dāng)液面高度變36幾何光學(xué)復(fù)習(xí)及習(xí)題解析幾何光學(xué)復(fù)習(xí)及習(xí)題解析37光的折射定律
全反射問(wèn)題通過(guò)平行玻璃磚的光線
通過(guò)棱鏡的光線光的色散
光導(dǎo)纖維07學(xué)年南京市期末質(zhì)量調(diào)研2
2007年理綜北京卷1306年廣東東莞中學(xué)高考模擬試題207屆南京市綜合檢測(cè)題(三)5南京市07屆二模試卷1007年4月蘇州中學(xué)調(diào)研試卷1
07年4月蘇州中學(xué)調(diào)研試卷92007年理綜全國(guó)卷Ⅰ1706年廣東東莞中學(xué)高考模擬試題13
例107年蘇錫常鎮(zhèn)四市二模1606年5月深圳市第二次調(diào)研考試14
07年蘇錫常鎮(zhèn)四市一模16蘇北五市07屆調(diào)研考試172007年物理海南卷18(2)
2007年高考江蘇卷14幾何光學(xué)光的折射定律381.光的折射定律(1)折射光線在入射光線和法線所在的平面上,折射光線和入射光線分居在法線的兩側(cè),(2)入射角的正弦跟折射角的正弦之比為一常數(shù)折射定律的各種表達(dá)形式:
(θ1為入、折射角中的較大者)在光的折射現(xiàn)象中,光路也是可逆的。2.折射率:(1)光從真空射入某種介質(zhì)時(shí),入射角的正弦跟折射角的正弦之比(2)折射率等于光在真空中的速度c跟光在這種介質(zhì)中的速度v之比,n=c/v.1.光的折射定律(1)折射光線在入射光線和法線所在的平面上,393.全反射問(wèn)題當(dāng)入射角增大到某一角度,使折射角達(dá)到90°時(shí),折射光完全消失,只剩下反射光,這種現(xiàn)象叫做全反射全反射臨界角:(1)光從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì),當(dāng)折射角變?yōu)?0°時(shí)的入射角叫臨界角;(2)光從折射率為n的介質(zhì)射向真空時(shí)臨界角的計(jì)算公式:產(chǎn)生全反射的條件:(1)光必須從光密介質(zhì)射向光疏介質(zhì);(2)入射角必須等于或大于臨界角.大氣中的光現(xiàn)象—蒙氣差海市蜃樓沙漠里的蜃景3.全反射問(wèn)題當(dāng)入射角增大到某一角度,使折射角達(dá)到90°時(shí),404.通過(guò)平行玻璃磚的光線當(dāng)光線從玻璃磚上表面入射,從下表面射出時(shí),其特點(diǎn)是:δird12⑴光線通過(guò)平行玻璃磚后的出射光線和入射光線平行且有側(cè)向位移。側(cè)向位移的大小跟平行玻璃磚的厚度及入射角、折射率有關(guān)。⑵各種色光在第一次入射時(shí)發(fā)生色散(第二次折射不再色散);⑶射出光線的側(cè)移和折射率、入射角、玻璃磚的厚度有關(guān);⑷可利用玻璃磚測(cè)定玻璃的折射率。4.通過(guò)平行玻璃磚的光線當(dāng)光線從玻璃磚上表面入射,從下表面415.通過(guò)棱鏡的光線
(1)光線通過(guò)三棱鏡兩次向底面偏折,通過(guò)三棱鏡所成的像向頂角偏移,ABCθ光線通過(guò)棱鏡后向底面偏折偏折角度θ跟棱鏡材料的折射率有關(guān),折射率越大,偏折角度越大.偏折角度θ還跟入射角的大小有關(guān)系.(2)白光通過(guò)三棱鏡后產(chǎn)生色散現(xiàn)象,(3)全反射棱鏡是橫截面成等腰直角三角形的三棱鏡。全反射棱鏡ABCABC45°45°甲乙5.通過(guò)棱鏡的光線(1)光線通過(guò)三棱鏡兩次向底面偏折,通過(guò)426.光的色散由于各種色光的折射率不同,因此一細(xì)束復(fù)色光經(jīng)三棱鏡折射后將發(fā)生色散現(xiàn)象(紅光偏折最小,紫光偏折最大。入射光在第一次發(fā)生折射時(shí)發(fā)生色散,第二次折射時(shí)不再發(fā)生色散。)各種色光性質(zhì)比較可見(jiàn)光中,紅光的折射率n最小,在同種介質(zhì)中(除真空外)傳播速度v最大,從同種介質(zhì)射向真空時(shí)發(fā)生全反射的臨界角C最大,以相同入射角在介質(zhì)間發(fā)生折射時(shí)的偏折角最?。ㄗ⒁鈪^(qū)分偏折角和折射角)。6.光的色散由于各種色光的折射率不同,因此一細(xì)束復(fù)色光經(jīng)三43白光通過(guò)三棱鏡,要發(fā)生色散,紅光偏折角最小,紫光偏折角最大.偏折角從小到大的順序是:紅、橙、黃、綠、藍(lán)、紫.結(jié)論——從紅到紫的方向有:(1)同一介質(zhì)對(duì)不同色光的折射率逐漸增大.(2)在同一介質(zhì)中不同色光的傳播速度逐漸減小(3)光的頻率逐漸增大.(4)在真空中的波長(zhǎng)逐漸減?。?)光子的能量逐漸增大.白光通過(guò)三棱鏡,要發(fā)生色散,紅光偏折角最小,紫光偏447.光導(dǎo)纖維利用光的全反射,可制成光導(dǎo)纖維。光從光導(dǎo)纖維一端射入后,在傳播過(guò)程中經(jīng)過(guò)多次全反射,最終從另一端射出。由于發(fā)生的是全反射,因此傳播過(guò)程中的能量損耗非常小。用光導(dǎo)纖維傳輸信息,既經(jīng)濟(jì)又快捷。
7.光導(dǎo)纖維利用光的全反射,可制成光導(dǎo)纖維。光從光導(dǎo)纖維一端4507學(xué)年南京市期末質(zhì)量調(diào)研2
2.某單色光由玻璃射向空氣,發(fā)生全反射的臨界角為θ,c為真空中光速,則該單色光在玻璃中的傳播速度是()A.c
cosθB.c
sinθ
C.c/cosθ
D.c/sinθB07學(xué)年南京市期末質(zhì)量調(diào)研22.某單色光由玻璃射向空氣,發(fā)462007年理綜北京卷1313.光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)如圖,其內(nèi)芯和外套材料不同,光在內(nèi)芯中傳播。以下關(guān)于光導(dǎo)纖維的說(shuō)法正確的是()
A.內(nèi)芯的折射率比外套大,光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射B.內(nèi)芯的折射率比外套小,光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生全反射C.內(nèi)芯的折射率比外套小,光傳播時(shí)在內(nèi)芯與外套的界面上發(fā)生折射D.內(nèi)芯的折射率與外套的相同,外套的材料有韌性,可以起保護(hù)作用內(nèi)芯外套A2007年理綜北京卷1313.光導(dǎo)纖維的結(jié)構(gòu)如圖,其內(nèi)4706年廣東東莞中學(xué)高考模擬試題22.對(duì)下列自然現(xiàn)象的描述正確的是:()A.在海面上,向遠(yuǎn)方望去,有時(shí)能看到遠(yuǎn)方的景物懸在空中。同樣,在沙漠中也能觀察到同樣的景象B.在沙漠中,向遠(yuǎn)方望去,有時(shí)能看到遠(yuǎn)方的景物的倒影。同樣,在海面也能觀察到同樣的景象C.在海面上,向遠(yuǎn)方望去,有時(shí)能看到遠(yuǎn)方的景物懸在空中。在沙漠中,向遠(yuǎn)方望去,有時(shí)能看到遠(yuǎn)方的景物的倒影。D.在海面上,向遠(yuǎn)方望去,有時(shí)能看到遠(yuǎn)方的景物的倒影。在沙漠中,向遠(yuǎn)方望去,有時(shí)能看到遠(yuǎn)方的景物懸在空中。C06年廣東東莞中學(xué)高考模擬試題22.對(duì)下列自然現(xiàn)象的描述正確4807屆南京市綜合檢測(cè)題(三)55.如圖所示,有三塊截面為等腰直角三角形的透明材料(圖中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ)恰好拼成一個(gè)正方形棱鏡.從E點(diǎn)垂直于邊射入的單色光在F處發(fā)生全反射,在G、H連續(xù)發(fā)生兩次折射后射出.若該單色光在三塊材料中的傳播速率依次為v1、v2、v3,下列關(guān)系式中正確的是()A.v3>v1>v2B.v2>v3>v1
C.v3>v2>v1
D.v1>v2>v3ⅠⅢFGHⅡED07屆南京市綜合檢測(cè)題(三)55.如圖所示,有三塊截面為等49南京市07屆二模試卷1010、如圖所示,同種玻璃制成的兩個(gè)直角三棱鏡,頂角分別為α、β(α略大于β),兩束單色光A和B分別垂直于直角三棱鏡的斜邊射入,出射光線與出射界面的夾角均為θ。則()A.A光的頻率比B光的低B.在棱鏡中A光的波長(zhǎng)比B光的短C.在棱鏡中B光的傳播速度比A光的大D.兩束光由水射向空氣發(fā)生全反射時(shí),B光的臨界角比A光的小ABθθ
βαAD南京市07屆二模試卷1010、如圖所示,同種玻璃制成的兩個(gè)直5007年4月蘇州中學(xué)調(diào)研試卷1.1.如圖所示,ABCD為同種材料構(gòu)成的柱形透明體的截面,其中ABD部分為等腰直角三角形,BCD部分為半圓形,一束單色平行光從真空垂直射向AB或AD面,材料的折射率n=1.6。下列說(shuō)法中正確的是()A.從AB面中點(diǎn)射入的光線不一定從圓弧的中點(diǎn)射出B.從AB面射入的所有光線經(jīng)一次反射和折射后都能從BCD面射出C.從AB面中間附近射入的光線經(jīng)一次反射和折射后能從BCD面射出D.若光線只從AD面垂直射入,則一定沒(méi)有光線從BCD面射出DBACC07年4月蘇州中學(xué)調(diào)研試卷1.1.如圖所示,ABCD為同種材519.如圖所示,P、Q是兩種透明材料做成的兩塊形狀相同的直角梯形棱鏡,疊合在一起組成一個(gè)長(zhǎng)方體。某單色光自P的上表面斜射入,折射光線正好垂直通過(guò)兩棱鏡的界面,已知材料的折射率nP<nQ。射到P的上表面的光線與P的上表面之間的夾角為θ。下列說(shuō)法正確的是()A.光線有可能不從Q的下面射出B.從Q的下表面射出的光線一定與入射到P的上表面的光線平行C.如果光線從Q的下表面射出,出射光線與下表面的夾角一定大于θD.如果光線從Q的下表面射出,出射光線與下表面的夾角一定小于θ
07年4月蘇州中學(xué)調(diào)研試卷9.PQθAD9.如圖所示,P、Q是兩種透明材料做成的兩塊形狀相同的直角梯522007年理綜全國(guó)卷Ⅰ1717.在桌面上有一倒立的玻璃圓錐,其頂點(diǎn)恰好與桌面接觸,圓錐的軸(圖中虛線)與桌面垂直,過(guò)軸線的截面為等邊三角形,如圖所示,有一半徑為r的圓柱形平行光束垂直入射到圓錐的底面上,光束的中心軸與圓錐的軸重合。已知玻璃的折射率為1.5,則光束在桌面上形成的光斑半徑為()A.rB.1.5r C.2r D.2.5rr桌面C解見(jiàn)下頁(yè)2007年理綜全國(guó)卷Ⅰ1717.在桌面上有一倒立的玻璃圓錐53r解:臨界角C,sinC=1/n=2/3,C<600光路圖如圖所示,光線射到A或B時(shí),入射角等于600,大于臨界角,發(fā)生全反射,ECFABxDO而后由幾何關(guān)系得到第二次到達(dá)界面的時(shí)候垂直射出.O點(diǎn)為等邊?ABC的重心,設(shè)EC=x,則由幾何關(guān)系得到:.解得光斑半徑x=2rr解:臨界角C,sinC=1/n=2/3,C<605406年廣東東莞中學(xué)高考模擬試題1313.(12分)利用如圖示的裝置可測(cè)量彈簧的勁度系數(shù)。一小平面鏡B(可視為一點(diǎn))豎直固定在物塊P上,它們的總質(zhì)量為m,現(xiàn)將P緊靠著直立的彈簧上端,用插銷K固定,此時(shí)彈簧處于自然長(zhǎng)度,從固定的點(diǎn)光源S發(fā)出的光經(jīng)過(guò)平面鏡反射后在豎直標(biāo)尺的A點(diǎn)形成一個(gè)小光斑。松開(kāi)插銷K,發(fā)現(xiàn)最終小光斑穩(wěn)定在標(biāo)尺上某點(diǎn),該點(diǎn)到A點(diǎn)的距離為h,已知點(diǎn)光源S與平面鏡的水平距離為L(zhǎng)0,標(biāo)尺與平面鏡的水平距離為L(zhǎng),求該彈簧的勁度系數(shù)。KSLBA標(biāo)尺PL006年廣東東莞中學(xué)高考模擬試題1313.(12分)利用如圖示55解:設(shè)拔掉K穩(wěn)定時(shí),m下移△x,兩次反射角分別為α和β,SLBA標(biāo)尺PL0αβhA′B′△x彈簧的勁度系數(shù)為k,由力的平衡:k△x=mg根據(jù)反射光線得:△x+Ltanα-Ltanβ=h根據(jù)入射光線得:L0tanα-L0tanβ=△x解方程組得:解:設(shè)拔掉K穩(wěn)定時(shí),m下移△x,兩次反射角56例1.如圖所示,平行單色光以45o的入射角,射到半圓形玻璃磚的上表面AB上。玻璃磚的半徑為R,折射率為。試判斷半圓弧AB上有光線射出的區(qū)域的長(zhǎng)度。解:由折射定率得光線從AB入射后的折射角是30o,r=30oABθDOθαβCA=45o但到達(dá)半圓弧AB上各點(diǎn)時(shí)的入射角θ是各不相同的,當(dāng)θ大于臨界角45o時(shí),在AC弧、BD弧將發(fā)生全反射而不能射出。在CD之間有光線射出。求得α=15o,β=75o,由計(jì)算可得:有光線射出的區(qū)域長(zhǎng)πR/2。例1.如圖所示,平行單色光以45o的入射角,射到5707年蘇錫常鎮(zhèn)四市二模1616.(15分)如圖所示,一束光線以60o的入射角射到一水平放置的平面鏡上,反射后在正上方與平面鏡平行的光屏上留下一光點(diǎn)P,現(xiàn)將一塊上下兩面平行的透明體平放在平面鏡上,則進(jìn)入透明體的光線經(jīng)平面鏡反射后再?gòu)耐该黧w的上表面射出,在光屏上留下一光點(diǎn)P'(圖中未畫(huà)出).已知.透明體對(duì)光的折射率,真空中的光速c=3×108m/s(l)作出后來(lái)的光路圖,標(biāo)出P'位置(2)求透明體的厚度d(3)求光在透明體里傳播的時(shí)間t.P07年蘇錫常鎮(zhèn)四市二模1616.(15分)如圖所示,一束光線58PP1
Aβα解:(l)畫(huà)出光路圖如圖示,PP'
∥P1P2
P'P2
(2)由折射定律sinα=nsinβ代入數(shù)據(jù)解得β=300設(shè)透明體的厚度為d.PP'=P1P2=AP1-AP2=2dtanα-2dtanβ∴d=1.5cm(3)光在透明體里運(yùn)動(dòng)的速度v=c/n光在透明體里運(yùn)動(dòng)的路程光在透明體里運(yùn)動(dòng)的時(shí)間tPP1Aβα解:(l)畫(huà)出光路圖如圖示,PP'∥P5906年5月深圳市第二次調(diào)研考試14入射平行光RDORSn14、(12分)如圖所示,一束截面為圓形(半徑R)的平行復(fù)色光垂直射向一玻璃半球的平面,經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個(gè)圓形彩色亮區(qū).已知玻璃半球的半徑為R,屏幕S至球心的距離為D(D>3R),不考慮光的干涉和衍射,試問(wèn):(1)在屏幕S上形成的圓形亮區(qū)的最外側(cè)是什么顏色?(2)若玻璃半球?qū)?1)中色光的折射率為n,請(qǐng)你求出圓形亮區(qū)的最大半徑.解:(1)紫色。06年5月深圳市第二次調(diào)研考試14入射平行光RDORSn1460如圖,紫光剛要發(fā)生全反射時(shí)的臨界光線射在屏幕S上的點(diǎn)E到亮區(qū)中心G的距離r就是所求最半徑.解:(2)COGnCABFERC設(shè)紫光臨界角為C,由全反射的知識(shí):由幾何知識(shí)可知:所以有:如圖,紫光剛要發(fā)生全反射時(shí)的臨6107年蘇錫常鎮(zhèn)四市一模1616.如圖所示,不透明的長(zhǎng)方體擋板ABCD豎立在水平地面上,其中AB寬L=4cm,AD高h(yuǎn)=10cm.擋板上水平放置一足夠大的平面鏡,平面鏡距地面的高度為H=17cm,質(zhì)量為m的物體(可看作質(zhì)點(diǎn))從圖中C以某一初速度沿著PC連線的延長(zhǎng)線方向向右運(yùn)動(dòng)(始終與地面接觸),若物體與地面之間的動(dòng)摩擦因數(shù),P、D間距離為20cm,現(xiàn)在P點(diǎn)通過(guò)平面鏡觀察物體運(yùn)動(dòng),發(fā)現(xiàn)物體在到達(dá)可視區(qū)右邊緣時(shí)恰好停下.求:(1)用光路圖作出地面觀察者在P點(diǎn)所能觀察到物體運(yùn)動(dòng)的區(qū)域;(2)物體剛進(jìn)入可視區(qū)時(shí)的速度大?。唬?)物體在可視區(qū)中運(yùn)動(dòng)的時(shí)間.
HDCPAB07年蘇錫常鎮(zhèn)四市一模1616.如圖所示,不透明的長(zhǎng)方62解:PHDCAB(1)光路圖如圖所示;圖中MN為可視區(qū)域MNEFP′(2)由圖可知:①得②③由②、③式得PN=68cm
④可視區(qū)域的長(zhǎng)度⑤解:PHDCAB(1)光路圖如圖所示;圖中MN為可視區(qū)63由牛頓第二定律得⑥⑦由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式:⑧由⑤、⑥、⑦式得物體剛進(jìn)入可視區(qū)的速度:
⑨(3)由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式⑩得(11)題目由牛頓第二定律得⑥⑦由運(yùn)動(dòng)學(xué)公式:⑧由⑤、⑥、⑦式得物體剛進(jìn)64蘇北五市07屆調(diào)研考試1717.某
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