高中光学之几何光学供参习.doc

几何光学 本章在高考中的地位 一、光的直线传播 1.光源：能自行发光的物体，如通电的电灯、点燃的蜡烛、太阳等． 2.光沿直线传播的条件：在________介质中，光沿直线传播． 3.光速：⑴光在真空中的传播速度为c=3.00×108 m/s． ⑵在其它介质中的速度，式中n为介质的折射率，n1，故vc． 例1:如图1-1所示，一点光源S，它距离墙MN的水平距离为L，现从S处以水平速度v0抛 出一小球P，P在墙上形成的影子为P/，在球做平抛运动中，其影子P/的速度v/是多少? 例2:一路灯距地面的高度为h，身高为的人以速度v匀速行走，如图1-2所示。 ⑴试证明人头顶的影子作匀速运动。 ⑵求人影的长度随时间的变化率。 二、光的反射 1.反射定律: 常见结论:(1)当反射面不变,入射角改变θ,反射角将改变_____;同样, 当 反射面不变,入射光线以角速度ω转动,反射光线转动的角速度为______; (2)当入射光线不变,反射面转过θ角,则反射光线将转过_____;同样,当入射光线不变,反射面转动角速度为ω,则反射光线转动的角速度为_________; 2.平面镜成像规律:_______.成像光路图:注意对称性即可.注意:人眼看到的镜中的像是左右_____的. 3.平面镜成像的变化规律: (1)镜不动,物向镜运动的速镜向物运动的速度度为V,则像的速度为____　 (2)物不动,镜向物运动的速 度为V,则像的速度为____ (3)物不动, V与镜成θ角,则像速为___ 例1:如图2-1所示,一光束沿平行于一镜面方向射到另一平面镜上后经三次反射仍沿原路返回,则两平面镜的夹角为_____________ 例2:身高1.8米的人,眼睛到头顶的距离为10厘米,站在竖直放置的平面镜前, 要看到全身的像,平面镜的长至少为________米,且下端距地面高为__________米. 三、光的折射 1.光的折射：光由一种介质射入另一种介质时，在界面上将发生光路改变的现象叫光的折射． 2．光的折射定律：折射光线在入射光线和法线所决定的平面内，折射光线和入射光线分居在法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦之比是一个常数：．n叫做这种介质的折射率. 注意:(1)在光的折射中，光路是可逆的 (2)折射率是反映介质光学性质的物理量，它的大小由介质本身决定，同时光的频率越高，折射率越大。而与入射角、折射角的大小无关．例如：n红_______________ n紫 3.折射率与光速的关系:介质的折射率等于光在真空中的速度与在该介质中的速度之比，即n=c/v 说明：⑴由n=c/v可知，任何介质的折射率都_______1.（填“大于”、“小于”、“等于”） ⑵由和，当光由真空(或空气)射入某种介质时，入射角_______折射角； 当光由介质射入真空(或空气)时，入射角_______折射角．（填“大于”、“小于”、“等于”） ⑶两种介质相比较，折射率较大的介质叫_______介质，折射率较小的介质叫________介质． 5.常见结论: (1)如图3-1所示,人看水中的物体，位置偏_____;水中看岸上的人，位置偏____.同样可得,早上和晚上见到的太阳位置偏______. 例1:如图3-2所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为d．当桶内无油时，从某点A恰能看到桶底边缘上的某点B．当抵内油的深度等于桶高一半时，在A点沿AB方向看去，看到桶底上的C点，C、B相距，由此可得油的折射率，n= ；光在油中传播的速度v＝ m/s． 例2:某位同学用下面的方法测量某种液体的折射率。如图3-3所示，他在一个烧杯中装满了某种透明液体，紧贴着杯口竖直插入一根直尺AB，眼睛从容器边缘的P处斜向下看去，观察到A经液面反射所成的虚像A′恰好与B经液体折射形成的虚像重合。他读出直尺露出液面的长度AC、没入液体中的长度BC，量出烧杯的直径d。由此求出这种透明液体的折射率为（ ） A． B． C． D． 例3:水的折射率n=，当在水面下h=2m深处放一强点光源时，看到透光水面的最大直径是多大？当此透光水面的直径变大时，光源正在上浮还是正在下沉？ 例4:为了观察门外的情况,有人在门上开一个小孔,将一块圆柱形玻璃嵌入其中,如图3-4所示，圆柱体轴线与门面垂直,从圆柱底面中心看去,可以看到门外入射光线与轴线间的最大夹角为视场角, 已知该玻璃的折射率为n,圆柱长为L,底面半径为r,则视角为________. 例5:如图3-5所示，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