光的反射和折射知识点应用.docx
- 文档编号:3374603
- 上传时间:2022-11-22
- 格式:DOCX
- 页数:18
- 大小:87.72KB
光的反射和折射知识点应用.docx
《光的反射和折射知识点应用.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《光的反射和折射知识点应用.docx(18页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
光的反射和折射知识点应用
光的反射和折射知识点应用
这一章所讨论的,利用光学器件,根据反射、折射定律绘制光路和完成有关计算,因和数学知识联系紧密,需要一定的分析综合能力.题型大致可分为下述三种,但相互之间有联系:
(1)画光路图;
(2)选择(判断);
(3)计算.
透镜组及虚物体成像不作要求.
【例1】 关于光线的概念,下面说法正确的是 [ ]
A.光线是客观存在的东西
B.光线是光束的抽象
C.光线是用来表示光束传播方向的直线
D.光线是尘埃微粒对光的反射所呈现的现象答案为B,C
【例2】 一定能通过悬挂在竖直墙上的平面镜看到自己全身像,所采用的方法是 [ ]
A.增大观察者与平面镜间的距离
B.采用长度大于身高一半的镜片
C.采用长度等于身高一半的镜片,且镜的上边缘应跟自己头顶等高
D.采用长度等于身高一半的镜片,但应悬挂于适当高度
说明 这属于观察物体像的区域问题,用几何作图法可确定镜片长度应等于或大于1/2身高.挂在墙上的位置可由反射定律确定,镜片上边缘必须和人眼到头顶的1/2处对齐(请自己画图).答案为D.
【例3】 站在平面镜前4米处的人沿着与平面镜垂直的方向匀速走向平面镜.若此人行走速度为0.5米/秒,则人对自己虚像的速度和经过2秒钟后人和自己虚像的距离分别是 [ ]
A.0,4米B.0.25米/秒,5米C.1米/秒,6米D.2米/秒,8米
说明 平面镜成像特点中物和像以平面镜为对称是解决本题的关键.答案为C.
【例4】 一点光源S通过平面镜成像,如图6-7所示.光源不动,平面镜以速度v沿oS方向向光源平移,镜面与oS方向之间夹角为30°,则光源的像S'将 [ ]
A.以速率v平行于oS向右运动
B.以速率v垂直于oS向下运动
D.以速率v沿S'S连线向S运动
说明 此题考查三个知识点:
(1)平面镜成像特点(物和虚像与镜面对称);
(2)速度的分解(v分解为v//和v⊥,其中v⊥=vsin30°);
(3)物不动,平面镜、物间距离变化与像位置变化的关系:
像沿S'S方向的速率
v像=2v⊥,
所以 v像=v.
答案为D.
气射入这种玻璃折射光线与反射光线之间成90°角,则入射角是 A.30°B.60°C.45°D.90°
解析 这是折射定律的应用问题,需要从几何角度关系着手解决.图6-8中由反射定律有∠i=∠α,由几何分析可知∠α=∠β.因为
故∠i=60°.
答案选B.
能看到的天穹和周围的景物都出现在水面上的一个圆形面积为S的区域内.关于圆面积S和深度h的关系,正确叙述是[ ]
A.S与水深h成正比B.S与水深h成反比
C.S与水深h的平方成正比D.S与水深h的平方成反比
解析 首先由题意可知最大入射角为90°,即折射角等于临界角,
可知R=h,所以
S=πR2=πh2,S∝h2.
答案选C.
如图6-10所示,abcd是正对着读者的一面,入射点为ab中点o,入射角为45°,那么 [ ]
A.光线可在ab,bc,cd,da各内表面发生全反射
B.光线可在bc,cd,da各内表面发生全反射
C.光线可在bc,da的内表面发生全反射
D.光线可在da的内表面发生全反射
解析 解决此题的知识点是:
折射率概念和全反射临界角,还有反射、折射的几何作图能力.
(3)几何绘图,分析只有ad,bc两面可发生全反射.
答案为C.
【例8】 人正对一竖立的平面镜站立,人的身体宽为a,两眼相距为b,欲使自己无论闭上左眼或是右眼,都能用另一只眼睛从镜子中看到自己整个身体,镜子的宽度至少应为[ ]
解析 根据平面镜成像为正立等大的虚象,当闭上左眼时,右眼看右肩,平面镜至少应达到右眼和右肩的中点.同理平面镜另一边应达到
料构成.入射光线a沿半径方向射入柱体.b,c分别是它的反射光线和折射光线.现在保持光线a入射的方向不变,而使柱体绕垂直于纸面通过o点的轴逆时针转过15°角,则 [ ]
A.反射光线b将转动15°角
B.反射光线b将转动30°角
C.折射光线c将转动45°角
D.折射光线c将转动30°角
时,ao入射角恰好等于45°,入射角大于临界角时发生全反射.选项B,D正确.
【例10】 如图6-12所示,有玻璃三棱镜ABC,顶角A为30°,一束光线垂直于AB射入棱镜,由AC射出进入空气.测得出射光线与入射光线间夹角为30°,则棱镜的折射率为 [ ]
解析 入射光线ao垂直于AB,进入棱镜后不偏折,入射到AC时与AC交角60°,则此时入射角为30°,由AC面出射时向下偏折,折
答案选C.
【例11】 如图6-13中的ABC为直角三棱镜,∠A=α,玻璃的折射率为n,则 [ ]
A.当sinα>1/n时,在AC面上只发生光的反射
B.当sinα<1/n时,在AC面上只发生光的折射
C.当sinα>1/n时,在AC面上同时发生光的反射和折射
D.当sinα<1/n时,在AC面上同时发生光的反射和折射
反射,选项A正确.当α<C时,在AC面即有折射又有反射,选项B错.答案为A,D.
【例12】 如图6-14为一束光线穿过介质Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ时的光路,则 [ ]
A.介质Ⅰ折射率最大
B.介质Ⅱ是光密介质
C.光在介质Ⅱ中速度最大
D.当入射角∠AoN由45°逐渐增大时,在Ⅰ,Ⅱ分界面上可能发生全反射
解析 通过计算比较,介质Ⅱ是光疏介质,介质Ⅲ是光密介质,选项C正确.从介质Ⅰ向介质Ⅱ折射,可能发生全反射,选项D正确.
【例13】 如图6-15所示,在一个范围很大的水平面下有一个凸透镜.点光源从距镜很远处沿主光轴向上移动.紧贴凸透镜有一遮光板MN,板上有一个小孔p,仅能让一束光射向水面.o',p'分别为o,p正上方在水面上的点.在点光源S沿主轴上移过程中,从水面上向下看,判断从水面上射出的光线有可能的是 [ ]
A.整个水面上先后都有光线射出
B.只有部分水面上先后有光线射出
C.射出点以o'点为中心从右向左移
D.射出点以p'点为中心从左向右移
解析 当点光源位于凸透镜的焦点上时,光线Sp的折射线应沿pp'方向,即平行主光轴射向水面.如果点光源位于很远的位置上,则Sp光线经透镜折射应交于焦点上,而射到水面上的一点位于p'的左方.那么点光源从很远处向焦点移动过程中,射到水面上的点逐渐从左方移到p'点上.如果点光源从焦点向光心移动时,射到水面上的点由p'点向右移.考虑到全反射,从水面上往下看到射出的光线有可能比上述范围还要窄.综上所述,选项B,D正确.
【例14】 烛焰与光屏间的距离是80厘米.两者之间放一凸透镜,在光屏上形成一个清晰的烛焰的像,把凸透镜向光屏移过20厘米,在光屏上又形成一个清晰的烛焰的像.根据以上实验结果,下列说法中正确的是 [ ]
A.两次成像的放大率互为倒数
B.若第一次的像高是8厘米,第二次的像高是2厘米,则烛焰的实际高是5厘米
C.若透镜离烛焰18厘米,在屏上可以得到一个不清晰的像
D.若烛焰与光屏相距70厘米,则移动透镜,在光屏上得不到一个清晰的像
解析 由L2-d2=4∠f,得f=18.75厘米.两次共轭成像放大率之积m1·m2=1,选项A正确.
设第一次成像时物距为u,像距为v,则第二次成像的物距为v,
离透镜太近,故看不出像来,选项C不正确.
当物和光屏相距70厘米小于4倍焦距,移动透镜在屏上得不到清晰的像,选项D正确.
【例15】 为测定凹透镜的焦距,将透镜边缘涂黑,中间留一个直径为4厘米的圆.当透镜正对太阳时,镜后64厘米的屏上得到一个直径为20厘米的圆形光斑,则该凹透镜的焦距为 [ ]
A.10.6厘米B.16厘米C.20厘米D.64厘米
解析 太阳光是平行光,经凹透镜发散,则有f/(f+64)=4/20,f=16厘米.答案为B.
【例16】 在凸透镜的主光轴上距透镜2倍焦距处放一点光源,在透镜另一侧距透镜20厘米处垂直于主轴的光屏上得到一个圆形光斑.当屏逐渐远离透镜时,发现光斑的面积先变小后变大,则该透镜的焦距为 [ ]
A.等于10厘米B.小于10厘米C.大于10厘米D.小于20厘米,大于10厘米
说明 屏开始时放在2倍焦距之内,即2f>20厘米,f>10厘米.答案为C.
【例17】 透镜前有一个物体,当它沿主光轴向透镜移近1厘米时,其像向远离透镜方向移动30厘米,则 [ ]
A.这一定是凸透镜B.此透镜焦距为7.5厘米
C.物体一定在f和2f之间移动D.在移动过程中,像比物大
说明 由题中给出的条件可知此透镜一定是凸透镜,且成倒立实像.对于凸透镜来说,物距减小时,像距增大,这时成实像.如果物距减小得多,像距增大得少时,这时成缩小的倒立实像.如果物距减小得少、像距增大得多时,这时成放大的实像,物在2f和f之间向透镜移动.答案选A,C,D.
【例18】 已知物体到透镜光心的距离为12厘米,成放大实像,则下列说法正确的是[ ]
A.当物距为6厘米时,一定成虚像
B.当物距为24厘米时,一定成缩小的像
C.当物距为14厘米时,一定成放大实像
D.当物距为10厘米时,可能成放大的像,但不能确定像的虚实
说明 物距为12厘米时成放大实像,则f<u<2f,所以f>u/2=6厘米,选项A正确.由f<12厘米,可知当物距为24厘米时,一定成缩小的倒立实像,选项B正确.
当物距为14厘米时,物距大于焦距,不一定小于2f,选项C不正确.当物距为10厘米时,它可能大于f,也可能小于f,选项D正确.答案选A,B,D.
【例19】 一物体在透镜前20厘米处,当它远离和靠近透镜时,其倒立的像与物体间的距离都增大,则可判定这个透镜 [ ]
A.是凹透镜,焦距为15厘米B.是凸透镜,焦距为20厘米
C.是凸透镜,焦距为15厘米D.是凸透镜,焦距为10厘米
说明 当物体放在凸透镜前20厘米处,也就是正好为2倍焦距处时,成像在2倍焦距处,这时物和像之间距离最小;如此时物靠近透镜和远离透镜时,物和像的距离都增大.答案为D.
【例20】 物体向凸透镜移近时 [ ]
A.只有成放大实像,像的速率才大于物体的速率
B.只有成虚像时,像的速率才大于物的速率
C.只要成实像,像的速率就大于物的速率
D.只要成放大的像,像的速率就大于物的速率
说明 对于凸透镜来说,成虚像时一定是m大于1,成实像时m可能大于1;在这两种情况下,成放大的像,像距大于物距.当物距有小的变化时,像距有较大的变化,选项D正确.
【例21】 在一凸透镜的主光轴上距光心2倍焦距的地方,放置一点光源,在透镜另一侧距离光心3倍焦距的地方,垂直于主光轴放置的屏上得到一个亮圆斑.若将透镜的上半部遮住,则 [ ]
A.屏上亮圆斑上半部消失B.屏上亮圆斑下半部消失
C.屏上亮圆斑仍完整,只是亮度减弱D.屏上亮斑仍完整亮度不变
说明 在离光心2倍焦距的地方放置一点光源,经透镜应成像在离透镜2倍焦距的地方.而光屏放在离透镜3倍焦距的地方,这样经透镜上半部分的光照在光屏的下半部分,屏上的圆斑的下半部分消失,选项B正确.
【例22】 如图6-16所示,在水面下有一平面镜水平放置,一束白光由空气垂直射向水面.现让平面镜绕过射点o的垂直纸面的轴转动.若红光从水中射向空气的临界角为α,紫光从水中射向空气的临界角为β,欲使该光束经平面镜反射后全部不能从水面射出,则平面镜转过的角度不能小于 [ ]
A.αB.α/2C.βD.β/2
说明 同一介质对红光的折射率小,红光从水中射向空气的临界角α>β,当平面镜转过某个角度时,经平面镜反射的光线与竖直方向夹角为α时,这反射光线遇界面时便发生反射,所以平面镜转过的角度不能小于α/2.答案为B.
【例23】 红、黄、绿三种单色光以相同的入射角到达某介质和空气的界面,若黄光恰好发生全反射,则 [ ]
A.绿光一定能发生全反射
B.红光一定能发生全反射
C.三种单色光相比,红光在介质中的传播速率最大
D.红光在介质中的波长比它在空气中的波长大
说明 同一介质对红光折射率小,对绿光折射率大,所以发生全反射时,红光的临界角最大,绿光的临界角最小.若黄光发生全反射,则绿光一定发生全反射.由v=c/n,则红光速率大,红光在空气中波长比在介质中要大.答案选A,C.
【例24】 如图6-17所示,一束白光以较大的入射角射到三棱镜的一侧面上,从三棱镜的另一侧面射出,在屏上形成从红到紫的彩色光带.光入射角逐渐减小时 [ ]
A.红光最先消失
B.紫光最先消失
C.红光和紫光同时消失
D.红光和紫光都不会消失
说明 一束白光射入三棱镜后,从另一侧面折射时,可能发生反射,而红光的临界角大,紫光的临界角小.当白光入射角减小,从另一侧面出射时,入射角逐渐增大,紫光先全反射.答案为B.
【例25】 如媒质Ⅰ和Ⅱ对同一种单色光的全反射临界角分别为θ1和θ2,那么[ ]
A.媒质Ⅰ和Ⅱ对这种单色光的折射率之比,即n1∶n2=sinθ1∶sinθ2
B.这种单色光在媒质Ⅰ和Ⅱ中的频率之比,即ν1∶ν2=sinθ1∶sinθ2
C.这种单色光在媒质Ⅰ和Ⅱ中的波长之比,即λ1∶λ2=sinθ1∶sinθ2
D.这种单色光在媒质Ⅰ和Ⅱ中的传播速度速率之比,即ν1∶ν2=sinθ1∶sinθ2
解析 由n=1/sinθ,得n1∶n2=sinθ2∶sinθ1,这种单色光的
【例26】 垂直于凸透镜主光轴放有同样大小的红色发光体和紫色发光体,它们经凸透镜所成实像的像距相同,则 [ ]
A.红色发光体距透镜较远B.紫色发光体距透镜较远
C.红色发光体的像较大D.两个发光体的像一样大
解析 同一透镜对红光的折射率小,红色发光体发光经凸透镜后焦
当像距相同时,f越大则u越大,选项A正确.
由m=v/u,可知f越大u越大,m变小,选项C,D不正确.
【例27】 有一物体从离凸透镜距离为10倍焦距的一点,沿主光轴移到离透镜距离为5倍焦距的另一点,那么下列几个物理量中减小的是 [ ]
A.像的大小B.物像距离C.像与透镜距离D.放大率
说明 不要受物距从10f到5f的数据影响.由成像规律可知,只要物距u尚未移到2f之前,物像间距离始终在减小,而像长l'、像距v、放大率都在增大,选B.
【例28】 一个物体在距离透镜10厘米处,把它垂直主轴向上移动,像的速率小于物体的速率,则下列判断正确的是 [ ]
A.此透镜是凸透镜B.此透镜是凹透镜
C.若是凸透镜,则f<5厘米D.若是凹透镜,则题设条件不能判定f的范围
解析 由题意,像的速率小于物的速率,则Δt时间内,像的平均速率v'也必小于物的平均速率v,像的位移l'和物的位移l的大小关系为
由透镜成像规律可以判断,若是凸透镜,m<1,不可能成虚像.当物距满足u>2f条件时,出现缩小倒立实像.此时10厘米>2f,f<5厘米.
若是凹透镜,只要u>0,物同侧出现缩小虚像.题中条件无法判断f范围.答案选C,D.
【例29】 物体经焦距为f的凸透镜成像,要得到放大率为n的像,物体离透镜的距离应为 [ ]
解析 此题是根据已知条件,利用规律导出u,属于文字推导类型题.
由物像公式
当成实像时:
当成虚像时:
因凸透镜可以成实、虚像,处理问题时要全面考虑,不要丢解.
答案为A,B.
【例30】 一物体放在距透镜u厘米处恰能成放大为2倍的像;若物体向透镜移近4厘米时,恰能成放大为3倍的像,则物距u和该透镜的焦距分别为 [ ]
A.u=36厘米,f=24厘米B.u=25厘米,f=36厘米
C.u=36厘米,f=-24厘米D.u=24厘米,f=-36厘米
解析 此题分析较难,运算容易.因题中对透镜种类、像的虚实均未给出,需通过条件判断.这就要求对透镜的成像规律及特点全面掌握,才能正确分析.
首先考虑凹透镜的像是缩小的,因此题中透镜一定是凸透镜,而凸透镜成放大的像:
(1)实像,
(2)虚像.再根据成像规律,物向镜移动4厘米(即u减小).由题意知:
放大倍数增加这又排除了虚像的可能,只能是倒立、放大的实像.
再根据下面计算:
解得:
u=36厘米,f=24厘米.答案A.
【例31】 如图6-18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.当桶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
(1)油的折射率
(2)光在油中传播的速度
解
(1)桶中装油后,C点发出的光经o点折射射入人眼,则
(2)光在油中的传播速度为
说明 本题是1998年高考题,难度适中,主要考察折射率的定义及决定因素.
【例32】 在图6-19
(1)中,(a)、(b)、(c)图上S是发光点,S'是发光点经由透镜所成的像,横线为主光轴.用作图法分别判定透镜的位置、种类及焦点所在.
解析 此题首先由物点和像点的相对位置关系判断像的性质,即正立还是倒立,放大还是缩小,进而判断透镜位置及种类,再以作图法找出焦点.
以(a)为例,SS'在主轴同侧,可判断像为正立.S'到主轴距离大于S到主轴距离,可判断像是放大的.由成像特点知,此透镜为凸透镜.连S'S交主轴o点是光心,再由作图法找到焦点位置.参看图6-19
(2)(a)、(b)、(c).
【例33】 已知M,N两平面镜相交一定角度,点光源位于两镜前方.画出同时从两镜中看到点光源S的像的区域(图6-20).
解 可根据平面镜成像的对称性,首先找到平面镜中S的像点S1和S2,然后画出由点光源S发光经平面镜边缘的反射线,重叠区域如图6-20中阴影部分,即为所求.
说明 平面镜大小一定,反射光线的范围也一定,看到像的区域,就是看到反射光的区域.因此,必须作平面镜边缘的反射线.
【例34】 在一圆形木塞的中心插上一根大头针,然后把它倒放在水面上,调节插入的深度,使观察者不论在什么位置都刚好不能看到水下的大头针.量出大头针露出的长度为d,木塞的半径为r,试求出水的折射率是多少?
解 大头针顶端发出的光线经木塞边缘的水面刚好全反射,这样在水面上看不到大头针.连接A,B两点,∠ABo等于临界角,如图6-21所示,即
说明 在水面上刚好看不到大头针,即大头针顶端发的光刚好不能透射出水面.
【例35】 如图6-22所示,将长为L、折射率为n的玻璃纤维置于空气中,若从A端面射入的光在其中恰能发生全反射,并经多次反射,从B端面射出.设光在空气中速度为c,求光由A端入射再由B端射出,所用的时间为多少?
解 光在玻璃中传播时,水平速度为vsinC,
说明 光在玻璃纤维中传播时,是经过多次反射,才能从B端面射出.传播的速度、方向与玻璃纤维表面垂线的夹角总等于临界角.把光在纤维中运动分解,与纤维表面平行的运动仍然是匀速运动,其速度可以用vsinC表示,所用时间即为①式中的t.
【例36】 如图6-23为透明半圆柱玻璃的截面,o为圆心,半径
光的范围是什么?
解 玻璃的临界角由
作oC,oD两条法线,使∠AoC=∠DoB=45°,照射到C和D的两条光线是临界光线.照射到C点的光线不折射,从o点出射.照射到AC之间的光线,经玻璃折射后再照射到Ao上时,入射角超过临界角,发生全反射,不能从Ao面射出.
照射到D的光线,根据折射定律,入射角为90°,折射角为
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 反射 折射 知识点 应用