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几何光学

本章在高考中的地位:

几何光学局部，由于删去了“透镜成像”，因此整体要求有所降低，复习的重点是光的反射和折射、平面镜成像等知识。

在复习中，注意以作图训练为主线，养成良好的作图习惯是学好本章的关键。作图的依据是光的直线传播、光的反射和光的折射三条根本定律。重点画好日食、月食、平面镜的反射和成像、棱镜对光线的作用，在成像问题中要注意目域和视场，即眼睛在哪个范围和眼睛所能看到的范围。注意数学中几何知识的应用，注意运用光路可逆原理分析有关光学问题。总之，要注意《考试大纲》中的考点要求，把握好复习的标度和范围。

近年高考试题多是从分析、确定像的位置和性质，光线的传播方向，观察像或物的范围等方面，通过作光路图、计算等方式来考查对根本规律的理解和运用。当然也可能有综合应用题出现。

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=3.00×108m/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?

图1-1

图1-1

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。

图1-2⑵求人影的长度随时间的变化率。

图1-2

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,那么反射光线将转过_____;同样,当入射光线不变,反射面转动角速度为ω,那么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,那么像的速度为____

(2)物不动,镜向物运动的速度为V,那么像的速度为____

(3)物不动,V与镜成θ角,那么像速为___

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,那么两平面镜的夹角为_____________

图2-1

图2-1

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两种介质相比拟，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______.

图3-1

图3-1

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．

ACBA′dP图3-3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，图3-2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，眼睛沉着器边缘的P处斜向下看去，观察到A经液面反射所成的虚像A