《(完整word版)幾何光學(xué)復(fù)習(xí)題.doc》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《(完整word版)幾何光學(xué)復(fù)習(xí)題.doc（9頁珍藏版）》請?jiān)趨R文網(wǎng)上搜索。

1、(完整word版)幾何光學(xué)復(fù)習(xí)題幾何光學(xué)復(fù)習(xí)題一、本題共10小題，每小題4分，共40分。在每小題給出的四個(gè)選項(xiàng)中，有的小題只有一個(gè)選項(xiàng)正確，有的小題有多個(gè)選項(xiàng)正確。全部選對的得4分，選不全的得2分。1.假設(shè)在地球表面不存在大氣層，那么白晝時(shí)間將會(huì) （ ） A.變長B.變短 C.不變D.無法確定2.關(guān)于日食和月食,以下說法正確的是 （ ） A。在月球的本影區(qū)里能看到日全食 B。在月球的半影區(qū)里能看到日偏食C。在月球進(jìn)入地球的半影區(qū)時(shí)，可看到月偏食D.在月球全部進(jìn)入地球的本影區(qū)時(shí)，可看到月全食3。對下列自然現(xiàn)象描述正確的是 ( ） 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

2、漠中也能觀察到同樣的現(xiàn)象B。在沙漠中，向遠(yuǎn)方望去,有時(shí)能看到遠(yuǎn)方景物的倒影。同樣，在海面上也能觀察到同樣的現(xiàn)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4.如圖,一細(xì)束紅光與一細(xì)束藍(lán)光平行射到同一個(gè)三棱鏡上，經(jīng)折射后交于光屏上的同一點(diǎn)M。若用和分別表示三棱鏡對紅光和藍(lán)光的折射率，下列說法中正確的是 （ )A。 ，a為藍(lán)光，b為紅光 B。 ,a為藍(lán)光，b為紅光C。a光在玻璃中的傳播速度比b光大 D.a光在玻璃中的傳播速度比b光小5.用薄

3、玻璃片制成一個(gè)密閉而中空的三棱鏡放入水中，當(dāng)一束白光從其一個(gè)側(cè)面斜射入并通過三棱鏡時(shí),下述正確的是 （ )A。各色光都向頂角偏折 B。各色光都向底角偏折C。紫光的偏向角比紅光小 D.紫光的偏向角比紅光大6。潛水員在折射率為的海水下h深處，向上觀察水面,能看到的景物都出現(xiàn)在水面上的一個(gè)圓形面積為S的區(qū)域內(nèi).關(guān)于圓面積S和深度h的關(guān)系，正確的說法是 ( )A。S與h成正比 B.S與h成反比 C.S與h的平方成正比 D。S與h的平方成反比7。用相同玻璃制成的厚度為a的正方體A和半徑r=a的半球體B放在報(bào)紙上，半球體的凸面向上。從正上方分別觀察A、B中心處報(bào)紙上的文字，下面的觀察記錄,哪一項(xiàng)是正確的

4、（ ）A.A中的字比B中的高 B。B中的字比A中的高C.A、B中的字一樣高 D。無法比較8。公園里燈光噴泉的水池中有處于同一深度的若干彩燈.在晚上觀察不同顏色的彩燈的深度和水面上被照亮的面積，下列說法正確的是 ( ）A.紅燈看起來較淺，紅燈照亮的水面面積較小B。紅燈看起來較深,紅燈照亮的水面面積較小C.紅燈看起來較淺,紅燈照亮的水面面積較大D.紅燈看起來較深,紅燈照亮的水面面積較大9。一束復(fù)色光由空氣射到一塊平行玻璃磚上,經(jīng)兩次折射后分成兩束單色光a、b。已知a光在玻璃中的傳播速度比b光大，則下列哪個(gè)光路圖是正確的 （ ）10.如圖所示，用透明材料做成一長方體形的光學(xué)器材,要求從上表面射入的光

5、線能從右側(cè)面射出，那么所選的材料的折射率應(yīng)滿足 （ )A。折射率必須大于 B。折射率必須小于C.折射率可取大于1的任意值 D.無論折射率是多大都不可能二、本題共5小題,每小題4分，共20分。把答案填在題中的橫線上或按題目要求作圖。11。公路交通標(biāo)志牌是由基板和附著在基板上的反光膜組成,反光膜一般由鍍在玻璃微珠上的銀層組成,夜間能將汽車射來的燈光反射回去,使司機(jī)看清交通標(biāo)志。交通標(biāo)志牌的結(jié)構(gòu)示意圖如下,這種交通標(biāo)志牌的原理是。12.如圖所示是一塊用折射率n=2的玻璃制成的透明體的橫截面，ab是半徑為R的圓弧，ac邊與bc邊垂直，aOc=60。當(dāng)一束平行黃色光垂直照到ac上時(shí),ab部分的外表面只有

6、一部分是黃亮的,其余是暗的。那么黃亮部分的弧長為_。13。一半圓形玻璃磚，玻璃的折射率為3，AB為其直徑,長度為D，O為圓心，一束寬度恰等于玻璃磚半徑的單色平行光束垂直于AB從空氣射入玻璃磚,其中心光線P通過O點(diǎn)，如圖所示.M、N為光束邊界光線.則M、N射出玻璃磚后的相交點(diǎn)距O點(diǎn)的距離為 .14。日落很久以后，常能在高空中看到明亮的人造衛(wèi)星.在地球赤道上方飛行的人造衛(wèi)星，日落2 h后仍能在正上方看到它，它的最低高度（地球半徑6。38m）為 .15。某同學(xué)在測一厚度均勻的圓形玻璃的折射率時(shí)，先在白紙上畫一與圓形玻璃同半徑的圓，圓心為O,將圓形玻璃平放在白紙上，使其邊界與所畫的圓重合.在玻璃一側(cè)豎

7、直插兩枚大頭針和,在另一側(cè)按正確方法再插兩枚大頭針和，移去大頭針和圓形玻璃后，得圖如下：（1）從和一側(cè)觀察時(shí)，、應(yīng)滿足的關(guān)系為;（2）完成光路圖，并標(biāo)明入射光線、玻璃內(nèi)傳播的光線、出射光線；（3）用和表示出光線從玻璃射入空氣時(shí)的入射角和折射角，并用它們表示出玻璃的折射率為。三、本題共4小題，共40分.解答應(yīng)寫出必要的文字說明、方程式和重要演算步驟,只寫出最后答案的不能得分。有數(shù)值計(jì)算的題,答案中必須明確寫出數(shù)值和單位.16。（8分）如右圖所示，平面鏡MN繞垂直于紙面的軸以角速度= rad/s勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，AB為一段圓心在O點(diǎn)的圓弧形屏幕，弦角AOB=60.有一束來自頻閃光源的平行光束通過狹縫S射向

8、平面鏡MN上的O點(diǎn),已知光源每秒閃動(dòng)12次，則屏幕AB上每秒內(nèi)出現(xiàn)的光斑次數(shù)最多是多少？17.（10分)湖邊有一高塔，兩同學(xué)不登塔而估測出了塔高。他們有兩只小船、幾只浮標(biāo)和長卷尺。請簡述他們的測量原理、步驟和需要測量的物理量，并用所測的物理量表示塔高.18.(10分）光導(dǎo)纖維長l,其折射率為n,光從一個(gè)端面進(jìn)入，從另一端面射出，光在光纖中運(yùn)動(dòng)的最長時(shí)間是多少?19。（12分）雨過天晴，人們?？吹教炜罩谐霈F(xiàn)彩虹，它是由陽光照射到空中彌漫的水珠上時(shí)出現(xiàn)的現(xiàn)象.在說明這個(gè)現(xiàn)象時(shí),需要分析光線射入水珠后的光路.一束細(xì)光線射入水珠，水珠可視為一個(gè)半徑為R的球，球心O到入射光線的垂直距離為d.水的折射率為

9、n。(1)在圖上畫出該束光線射入水珠內(nèi)，經(jīng)一次反射后，又從水珠中射出的光路圖；(2）求這束光線從射向水珠到射出水珠每一次偏轉(zhuǎn)的角度.幾何光學(xué)復(fù)習(xí)題解析1解析本題考查太陽光線在大氣層中的折射。由于地球大氣層對太陽光線的折射，當(dāng)人們看到太陽位于地平線上時(shí)，太陽的實(shí)際位置在地平線以下，因此假設(shè)地球表面不存在大氣層時(shí)，白晝時(shí)間將會(huì)變短.故正確選項(xiàng)為B.答案B2解析本題考查日食和月食形成的原因.從圖甲可以看出，在月球的本影區(qū)里,太陽的光線不能到達(dá)，故在區(qū)里可以看到日全食;在月球的半影區(qū)里，有部分太陽光線到達(dá),故在半影區(qū)里可以看到日偏食，A、B項(xiàng)是正確的。在月球的半影區(qū)里,只有太陽邊緣的光線能射到,故在區(qū)

10、里能看到日環(huán)食.由圖乙可以看到,當(dāng)月球進(jìn)入地球的半影區(qū)a、c時(shí)，由于仍有部分光線射到整個(gè)月球,整個(gè)月球仍是亮的，故在地球上不會(huì)看到月食，只有當(dāng)月球一部分進(jìn)入地球的本影區(qū)b時(shí),才可看到月偏食.在月球全部進(jìn)入地球的本影區(qū)時(shí)，才可看到月全食,C錯(cuò)D對。答案ABD3解析本題考查兩種不同的全反射現(xiàn)象。夏天海面上的下層空氣溫度比上層低,密度比上層大，折射率也大，遠(yuǎn)處景物發(fā)出的光線射向空中時(shí)，由于不斷被折射，越來越偏離法線方向，進(jìn)入上層空氣的入射角不斷增大，以至于發(fā)生全反射。人們逆著光線看去，就會(huì)看到遠(yuǎn)處景物懸在空中.夏天沙漠里接近沙面的空氣溫度高，因而密度比上層的小，折射率也小，遠(yuǎn)處景物射向地面的光線進(jìn)入

11、折射率小的下層熱空氣層時(shí)被折射,入射角不斷增大，也能發(fā)生全反射。人們逆著反射的光線看去，就會(huì)看到遠(yuǎn)處景物的倒影。故C正確.答案C4解析本題考查光的折射.由光路圖可知，a光線經(jīng)三棱鏡折射后的偏折角大，因此a光的折射率較大,所以a光為藍(lán)光，b光為紅光, ,A正確。根據(jù)v=，a光的折射率比b光大,所以a光在玻璃中的傳播速度比b光小,故D正確。答案AD5解析光在兩介質(zhì)中傳播發(fā)生折射時(shí)，如果從光密介質(zhì)傳到光疏介質(zhì),入射角小于折射角;如果從光疏介質(zhì)傳到光密介質(zhì)，入射角大于折射角.所以可判斷出在水中光通過中空三棱鏡后，各色光都向頂角偏折，并且紫光的偏向角最大，所以A、D正確。答案AD6解析本題考查光的全反射

12、。由題意可知最大入射角為90,此時(shí)折射角等于臨界角，sinC=則C=45如圖所示，可知R=h所以S=。由上式可知正確選項(xiàng)為C.答案C6解析本題考查光的全反射.由題意可知最大入射角為90,此時(shí)折射角等于臨界角，sinC=則C=45如圖所示，可知R=h7解析本題考查折射成像.光路圖如圖所示.圖甲中的字P發(fā)出的光線PD垂直界面射出，方向不變；光線PC射出時(shí)，偏離了原來的方向，兩條折射光線反向延長線的交點(diǎn)，就是人眼看到的字的位置。所以A中看到的字比實(shí)際位置高.B中的字P發(fā)出的光線都沿半徑方向，即沿法線方向射出，傳播方向不變,故在B中看到的字位置不變.A對.答案A所以S=.由上式可知正確選項(xiàng)為C.答案C

13、8解析本題考查視深及光的全反射.設(shè)彩燈深度為h，色光折射率為n，則視深為=，由于紅光折射率最小，所以紅燈看起來較深。恰好發(fā)生全反射時(shí)的光路如圖所示，由sinC=知，紅光的臨界角C最大，則紅燈照亮的水面半徑R=htanC最大,所以紅燈照亮的水面面積S=也最大.故正確選項(xiàng)為D。答案D9解析本題考查介質(zhì)對不同色光的折射率不同、不同色光在同種介質(zhì)中的傳播速度不同及偏折角不同。因?yàn)閍光在玻璃中的傳播速度比b光大,由n=知,a光的折射率比b光小,故a光比b光的折射角大；光線通過平行玻璃磚時(shí)，只發(fā)生側(cè)移，但傳播方向不變，即a、b兩束單色光都與入射的復(fù)色光平行，故B正確。答案B10解析本題考查光的折射及全反射

14、。光路圖如圖所示，從圖中可以看出,為使上表面射入的光線經(jīng)兩次折射后從右側(cè)面射出，和都必須小于臨界角C，即C， C，而+=90，故C45，則折射率n=1/sinC.故正確選項(xiàng)為B。答案B11解析本題考查光的反射的應(yīng)用.光線透過保護(hù)層折射進(jìn)入玻璃珠,進(jìn)入玻璃珠的光線在鍍銀的反光層上反射后，再從玻璃珠折射出來,出射光線便沿原來的入射方向返回,光路圖如右圖所示。可見，這種交通標(biāo)志牌的原理是光的反射。答案光的反射12解析假定光線MN射到ab界面上時(shí)恰好發(fā)生了全反射，則MN上方的光線一定在界面ab上發(fā)生了全反射，因此只有射到界面Nb上的光線才能射出玻璃，界面Nb部分是亮的。由sinC=1/n得C=30由幾

15、何關(guān)系知=30，所以弧Nb的長度：s=30/3602R=R/6所以黃亮部分的弧長是R/6.答案13解析本題考查光的折射。光路如圖所示.由幾何關(guān)系知,邊界光線在圓形界面上的入射角=arcsin=arcsin=30，由折射定律n=得sin=nsin=則折射角=60則O=2cot=32D。答案32D14解析本題考查光的直線傳播.若在地球北極上俯視，將看到地球做逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖所示，把人造地球衛(wèi)星畫在地球背光一側(cè)上方，使它恰好被掠過地球表面的陽光照亮.從圖可見，角即為日落后地球轉(zhuǎn)過的角度,h為最低高度=360=30h=R(1）=6。38(1) m=9。9m.答案9。9m15解析（1）從和一側(cè)觀察，

16、、和、的像應(yīng)在一條直線上.(2)連接、作為入射光線，延長至玻璃界面為入射點(diǎn)M；連接、作為出射光線，反向延長至玻璃界面為出射點(diǎn)N;連接M、N即為玻璃內(nèi)傳播的光線.（3）連接O、N所作的直線是過出射點(diǎn)N點(diǎn)的界面法線，則入射角和折射角如圖所示。由折射定律得：n=。答案(1）、和、的像在一條直線上（2）略（3）16解析本題考查光的反射。（1）平面鏡轉(zhuǎn)過角時(shí)，反射光線轉(zhuǎn)過2角,故反射光線轉(zhuǎn)過60所用的時(shí)間：t=s=0.25 s。(2）在0.25 s的時(shí)間內(nèi)屏幕AB上出現(xiàn)的光斑次數(shù):n=ft=120。25個(gè)=3個(gè)。(3）若第一個(gè)光斑恰好出現(xiàn)在A點(diǎn),則在0。25 s的時(shí)間里,屏幕AB上最多可出現(xiàn)4個(gè)光斑,這

17、也是屏幕AB上每秒內(nèi)出現(xiàn)的最多光斑數(shù).答案4個(gè)17解析本題考查學(xué)生利用所學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問題的能力。根據(jù)平面鏡成像原理，甲同學(xué)劃到湖內(nèi)適當(dāng)位置,立于船內(nèi)目觀湖內(nèi)塔的倒影，并通知乙同學(xué)在塔影頂端水面位置放置一浮標(biāo).兩同學(xué)協(xié)作測出甲同學(xué)的眼睛到水面的距離、甲同學(xué)到浮標(biāo)的距離、浮標(biāo)到塔底的距離。設(shè)塔高為（光路圖如圖），由幾何關(guān)系得：/=/，=/。故塔高為：/。答案原理略塔高為/18解析光在光導(dǎo)纖維內(nèi)是以全反射的方式傳播的,每次的入射角都大于或等于臨界角，但等于臨界角時(shí)路程最大，時(shí)間最長，如圖所示。由幾何關(guān)系知：sinC=s=nl設(shè)光經(jīng)N次全反射從另一個(gè)端面射出，則總路程為s.s=（N+1)s=（N+1）nl=n(N+1)l=nl光在玻璃中的傳播速度v=光在玻璃中傳播的時(shí)間t=。答案19解析本題考查光的折射.（1)光路如圖所示.(2）以、表示入射角、折射角，由折射定律得sin=nsin、表示每一次偏轉(zhuǎn)的角度。由反射定律、折射定律和幾何關(guān)系可知sin=-2=-由以上各式解得=arcsinarcsin=-2arcsin=arcsinarcsin。答案（1）圖略。（2）arcsinarcsin-2arcsinarcsinarcsin