2013高考物理 考點(diǎn)訓(xùn)練例題精析 專題17 幾何光學(xué)

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1、光學(xué)計(jì)算題 例1、 如圖示是兩個(gè)同種玻璃制成的棱鏡,頂角α1略大于α2 ,兩束單色光A和B分別垂直射于三棱鏡后,出射光線與第二界面的夾角 β1= β2 , 則 ( AD ) A. A光束的頻率比B光束的小. B.在棱鏡中A 光束的波長(zhǎng)比B 光束的短. C.在棱鏡中B 光束的傳播速度比A 光束的大. D.把兩束光由水中射向空氣, 產(chǎn)生全反射,A 光的臨界角比B 的臨界角大. 解: n = cos β /sin α ∵α1 ＞ α2 ∴ n1 ＜ n2 ∴頻率ν1＜ ν2 sinC=1/n ∴ C 1＞C2 B A

2、β2 β1 α1 B A β2 β1 α2 例2；91年高考. 一束光從空氣射向折射率n=的某種玻璃的表面,如圖所示. i 代表入射角,則（ BCD ） (A) 當(dāng)i >45°時(shí)會(huì)發(fā)生全反射現(xiàn)象 (B) 無(wú)論入射角i 是多大,折射角r 都不會(huì)超過(guò)45° 欲使折射角r=30,應(yīng)以i =45°的角度入射 (D)當(dāng)入射角i =arctg時(shí)，反射光線跟折射光線恰好互相垂直 i 空氣 玻璃 N O

3、 例3、如圖示，一塊用折射率 n=2 的透明材料制成的柱體，其截面為1/4圓，圓半徑Oa=6cm，當(dāng)一束平行光垂直照射Oa面時(shí)，請(qǐng)作出圖中代表性光線2、3通過(guò)該透明材料的光路圖（忽略二次反射光線），并計(jì)算ab弧面上被照亮的弧長(zhǎng)為多少？ 解： sin C=1/n=0.5 C=30 30 °<α< 45 ° 全反射如圖示 °對(duì)光線2：sin α=2/3=0.667 對(duì)光線3：sin β=1/3 < 0.5 β < 30 ° 不會(huì)全反射如圖示 若射到弧面上的光線剛能全反射則bA弧面被照亮 b A C f O C

4、 e d 3 1 4 2 O b a β ∴ bA =2π×r /12 = 3.14cm 例4； 如圖為一個(gè)半圓形玻璃磚的截面圖,O為圓心, MM′⊥AB, 一束單色光沿NO方向射入,折射光線為ON ′,ON與OM的夾角為30°, ON ′與OM′的夾角為 45 °,半圓形玻璃磚的半徑R=3.0m, c=3.0×108 m/s,求當(dāng)該單色光束沿與OM夾角為60 °的PO方向射入時(shí),光在該玻璃磚中傳播的時(shí)間. 解: 臨界角C=45 °∠POM＞45 ° P′ 45° B 30° P N N′ M M′ A

5、 60 ° O 發(fā)生全反射,沿OP′方向射出 學(xué)生練習(xí) 1：03年江蘇高考8 ．如圖，一玻璃柱體的橫截面為半圓形，細(xì)的單色光束從空氣射向柱體的O點(diǎn)（半圓的圓心），產(chǎn)生反射光束1和透射光束2，已知玻璃折射率為，入射角為45°（相應(yīng)的折射角為24°），現(xiàn)保持入射光不變，將半圓柱繞通過(guò)O點(diǎn)垂直于圖面的軸線順時(shí)針轉(zhuǎn)過(guò)15°，如圖中虛線所示，則（ B C ） A．光束1轉(zhuǎn)過(guò)15° B．光束1轉(zhuǎn)過(guò)30° C．光束2轉(zhuǎn)過(guò)的角度小于15° 45° 入射光 15° O 1 D．光束2轉(zhuǎn)過(guò)的角度大于15° 2

6、 2、 如圖示：光從A點(diǎn)射入圓形玻璃，并從B點(diǎn)射出，若射出玻璃與射入玻璃的光線夾角為30°,AB弧所對(duì)的圓心角為120°,下列說(shuō)法正確的是：( C ) A. 在A點(diǎn)的入射角為30° B. 在B點(diǎn)的入射角為45° C. 玻璃的折射率為 D. 玻璃的折射率為 解：光路圖作，由于對(duì)稱性，∠1=60 ° ∠2=15 ° ∠i =45 i ∠4=∠r =∠3= 1/2 ∠1=30° α O A B α =30 ° ∠AOB=120 1 2 3 i r 4 C 3：如圖

7、，a和b 都是厚度均勻的平玻璃板，它們之間的夾角為φ，一細(xì)光束以入射角θ從P點(diǎn)射入，θ ＞ φ，已知此光束由紅光和藍(lán)光組成，則當(dāng)光束透過(guò)b板后， （ D ） A．傳播方向相對(duì)于入射光方向向左偏轉(zhuǎn)φ角 B．傳播方向相對(duì)于入射光方向向右偏轉(zhuǎn)φ角 a b 左 右 φ P θ C．紅光在藍(lán)光的左邊 D．紅光在藍(lán)光的右邊 二計(jì)算題 S M N P Q a b A B h S1 S S1 h p a b Q M A11 A B N B11 4： 光屏MN 和遮光板PQ彼此平行地豎直放置

8、，它們相距10cm，遮光板PQ上有一直徑為1cm 的圓形透光孔ab，位于遮光板左側(cè)20cm 處有一點(diǎn)光源S，如圖示，在點(diǎn)光源S下方水平放置一塊平面鏡使點(diǎn)光源發(fā)出的光通過(guò)圓孔ab后在光屏MN上形成兩個(gè)光斑，兩個(gè)光斑外邊緣上下距離為5.5cm，作圖計(jì)算平面鏡距點(diǎn)光源的豎直距離。 解：作光路圖，由相似關(guān)系A(chǔ)B=A1B1=1.5cm A1B=5.5cm ∴ BB1 =4cm ΔBB1b ∽ ΔSS1b SS1 / BB1 = SS 1/Aa=2 ∴ SS1 =8cm h=1/2×SS1 =4cm a O AaA B 45° 5: 如圖示，一束平

9、行光照射在半徑為R的半圓柱形玻璃磚的圓柱面上，光線a是與一條半徑重合的光線，該光線照射到圓心O點(diǎn)與直徑AB夾角為45°，且剛好發(fā)生全反射．請(qǐng)作圖并確定出光線能從AB面射出的范圍． a O A B 答案； 6:如圖示，一不透明的圓柱形容器內(nèi)裝滿折射率n =的透明液體，容器底部正中央O點(diǎn)處有一點(diǎn)光源S，平面鏡MN與底面成45°角放置，若容器高為2dm，底面半徑為（1+ ）dm，OM=1dm，在容器中央正上方1dm 處水平水平放置一足夠長(zhǎng)的刻度尺，求光源S 發(fā)出的光經(jīng)平面鏡反射后，照射到刻度尺上的長(zhǎng)度。（不考慮容器側(cè)壁和液面的反射） 解：作出光路圖如圖示：由幾何關(guān)系得：M S' = M S =1dm S'P=3dm PQ= dm 2dm 2.73dm 1dm S N M O AC=(1+ ) dm 答案