几何光学物理光学知识点PPT课件.ppt
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1、关于几何光学物理光学知关于几何光学物理光学知识识点点第一张,PPT共六十九页,创作于2022年6月一、光的直线传播:一、光的直线传播:1.光的直线传播光的直线传播-光在同一种均匀介质中沿直线传播。光在同一种均匀介质中沿直线传播。本影和半影,日食和月食本影和半影,日食和月食2 2、光的直线传播的现象、光的直线传播的现象(1 1)小孔成像)小孔成像.(2 2)影)影定义:在物体的后面光线照不到的区域.第二张,PPT共六十九页,创作于2022年6月影影的的分分类类本影本影半影半影光线完全照不到的区域.在此区域看不到光源.只有部分光源能照到的区域,在此区域只能看到光源的一部分(应用)日食、月食(应用)
2、日食、月食.注意:注意:不可能出现月环食;这是由日、地、不可能出现月环食;这是由日、地、月三者间的距离所决定的;月三者间的距离所决定的;月亮全部在地球半影区时不会形成月食。月亮全部在地球半影区时不会形成月食。第三张,PPT共六十九页,创作于2022年6月 例例1:当当地地球球运运行行到到太太阳阳与与月月亮亮之之间间时时就就会会发发生生月月食食,图图给给出出了了地地球球挡挡住住太太阳阳的的影影区区.当当月月球球部部分分进进入入_影影区区时时发发生生月月偏偏食食.当当月月球球全全部部进进入入_影影区时区时,就会发生月全食就会发生月全食.BAA太阳太阳地球地球BB第四张,PPT共六十九页,创作于20
3、22年6月 例例2:当当月月球球运运行行到到太太阳阳和和地地球球之之间间适适当当位位置置时时,就就会会出出现现日日食食(如如下下图图)在在A、B处处的的人人们们看看到到的的是是日日_食食,A处处看看到到的的是是_图图形形象象,B处处看看到到的的是是_图图形形象象;在在C处处的的人人们们看看到到的的是是_食食,看看到到的的是是_图图形形象象若若这这时时在在高高空空经经过过D处处,看看到到的的则则是是日日_食食,看看到到的的是是_图形象图形象偏偏环环全全第五张,PPT共六十九页,创作于2022年6月例例3.3.如如图图所所示示,在在高高为为3.2m3.2m处处有有一一点点光光源源S S,在在紧紧靠
4、靠着着光光源源S S处处有有一一小小球球A A以以初初速速0 0作作平平抛抛运运动动。若若在在落落地地点点预预先先放放置置一一竖竖直直屏屏幕幕,不不计计空空气气阻阻力力,小球小球A A在屏幕上的影子在屏幕上的影子P P作什么运动作什么运动?v0SPXABCDyx第六张,PPT共六十九页,创作于2022年6月二二.光的反射定律光的反射定律 反射光线跟入射光线和法线在同一平面内,反射光线跟入射光线和法线在同一平面内,反射光线和入射光线分居于法线两侧,反射角等反射光线和入射光线分居于法线两侧,反射角等于入射角。于入射角。注意:注意:a.a.在光的反射现象中,光路是可逆的,在光的反射现象中,光路是可逆
5、的,b.不论镜面反射还是漫反射都遵循反射定律不论镜面反射还是漫反射都遵循反射定律 第七张,PPT共六十九页,创作于2022年6月三平面镜对光线的控制作用三平面镜对光线的控制作用只改变光束的传播方向,不改变光束的散聚性质只改变光束的传播方向,不改变光束的散聚性质一个平面镜对光线的控制作用一个平面镜对光线的控制作用(1)平面镜对光线有反射作用,反射光与入射光遵)平面镜对光线有反射作用,反射光与入射光遵循反射定律循反射定律(2)一束平行光的情况:入射光方向不变,平面镜转动)一束平行光的情况:入射光方向不变,平面镜转动角,反射光转动角,反射光转动2角角(3)一束发散光的情况:经平面镜反射后,仍是发散光
6、,)一束发散光的情况:经平面镜反射后,仍是发散光,且发散程度不变且发散程度不变第八张,PPT共六十九页,创作于2022年6月平面镜的成像特点平面镜的成像特点平面镜成像的作图法:平面镜成像的作图法:平面镜成等大、正立的虚像,像与物关于镜平面镜成等大、正立的虚像,像与物关于镜面对称面对称 第九张,PPT共六十九页,创作于2022年6月1、如如图图所所示示,a、b、c 三三条条光光线线能能交交于于一一点点S,形形成成会会聚聚光光束束.今今在在S点点前前任任置置一一块块与与3条条光光线线所所在在平平面面垂垂直直的的平平面镜面镜,将将3条线截住条线截住,那么那么()(A)3条条光光线线的的反反射射光光可
7、可能能交交于于一一点点、也也可可能能不不交交于于一一点点(B)3条反射光线一定不条反射光线一定不交于一点交于一点(C)3条反射光线一定交于条反射光线一定交于镜前一点镜前一点(D)3条反射光线的延长线条反射光线的延长线交于镜后一点交于镜后一点cabSSC第十张,PPT共六十九页,创作于2022年6月2、一个光源从地面上沿竖直方向将一细束平行、一个光源从地面上沿竖直方向将一细束平行光向上投射到一片和光线垂直的平面上平面光向上投射到一片和光线垂直的平面上平面镜与地面的距离为镜与地面的距离为30m,如果把平面镜绕水平轴,如果把平面镜绕水平轴且通过入射点的轴线转过且通过入射点的轴线转过15角,则地面上将
8、在距角,则地面上将在距离光源离光源 _ m处得一光斑。处得一光斑。A BO17.3第十一张,PPT共六十九页,创作于2022年6月 两平面镜互成直角两平面镜互成直角,入射光线入射光线AB经过两次反射后经过两次反射后,反射光线为反射光线为CD,今以平面今以平面镜的交线为轴镜的交线为轴,将镜转动将镜转动10,两平面镜仍保持直角两平面镜仍保持直角,在入射光线保持不变的在入射光线保持不变的情况下情况下,经过两次反射后经过两次反射后,反射光线为反射光线为CD,则则CD 与与CD ()A.不相交不相交,同向平行同向平行B.不相交不相交,反向平行反向平行C.相交成相交成20 角角D.相交成相交成40 角角A
9、BC DA B C D A第十二张,PPT共六十九页,创作于2022年6月 例例6:在在图图中中,BC为为一一障障物物,BC正正上上方方有有一一平平面面镜镜M,画画出出观观察者眼睛在察者眼睛在A点通过平面镜点通过平面镜M能看到能看到BC右边地面上哪部分的像。右边地面上哪部分的像。ACBM解:解:先作眼睛先作眼睛A的像的像A,A连接连接AB交地面于交地面于D,交,交M于于D,连接,连接D A。DD连接连接AB延长交延长交M于于E,E连接连接A E延长交地面于延长交地面于E,EDE即为所求。即为所求。(注意箭头)(注意箭头)第十三张,PPT共六十九页,创作于2022年6月17图中图中M是竖直放置的
10、平面镜,镜离地面的距离可调节。甲、是竖直放置的平面镜,镜离地面的距离可调节。甲、乙二人站在镜前,乙离镜的距离为甲离镜的距离的乙二人站在镜前,乙离镜的距离为甲离镜的距离的2倍,如图所倍,如图所示。二人略错开,以便甲能看到乙的像。以示。二人略错开,以便甲能看到乙的像。以l 表示镜的长度,表示镜的长度,h 表示乙的身高,为使甲能看到镜中乙的全身像,表示乙的身高,为使甲能看到镜中乙的全身像,l 的最小值为(的最小值为()C DhA Bh甲甲乙乙lM解:解:画出光路图,画出光路图,由相似三角形关系得由相似三角形关系得l =h/3A第十四张,PPT共六十九页,创作于2022年6月1光的折射定律:光的折射定
11、律:(1)折射光线在入射光线和法线所在的平面上,)折射光线在入射光线和法线所在的平面上,折射光线和入射光线分居在法线的两侧,折射光线和入射光线分居在法线的两侧,(2)入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数)入射角的正弦跟折射角的正弦之比为一常数2.折射率:(折射率:(1)光从真空射入某种介质时,入射角的正弦跟折)光从真空射入某种介质时,入射角的正弦跟折射角的正弦之比射角的正弦之比在光的折射现象中,光路也是可逆的。在光的折射现象中,光路也是可逆的。一一.光的折射光的折射(2 2)折射率等于光在真空中的速度)折射率等于光在真空中的速度c c 跟光在这种介质中的速度跟光在这种介质中的速度v v之比,
12、之比,n=c/vn=c/v第十五张,PPT共六十九页,创作于2022年6月98年高考年高考如图所示,一储油圆桶,底面直径与桶高均为如图所示,一储油圆桶,底面直径与桶高均为d当桶内无油当桶内无油时,从某点时,从某点A恰能看到桶底边缘上的某点恰能看到桶底边缘上的某点B当桶内油的深度等于桶当桶内油的深度等于桶高一半时,在高一半时,在A点沿点沿AB方向看去,看到桶底上的方向看去,看到桶底上的C点,点,C、B相距相距d/4。由此可得油的折射率。由此可得油的折射率n ;光在油中传播的速度;光在油中传播的速度v=(结果可用根式表示)(结果可用根式表示)irABCO解:由几何关系得:解:由几何关系得:BO=C
13、O=n=sini/sinr=2Sini=Sinr=第十六张,PPT共六十九页,创作于2022年6月4.光线通过光线通过平行玻璃砖平行玻璃砖后的出射光线和入射光线平后的出射光线和入射光线平行且有侧向位移。侧向位移的大小跟平行玻璃砖行且有侧向位移。侧向位移的大小跟平行玻璃砖的厚度及入射角、折射率有关。的厚度及入射角、折射率有关。ird1 2第十七张,PPT共六十九页,创作于2022年6月 如右图所示如右图所示,有一个长方形容器有一个长方形容器,高为高为30厘厘米米,宽为宽为40厘米厘米,在容器的底部平放着一把长在容器的底部平放着一把长40厘米的刻度尺厘米的刻度尺.眼睛在眼睛在OA延长线上的延长线上
14、的E点观察点观察,视线沿着视线沿着EA斜向下看恰能看到尺的左端零刻度斜向下看恰能看到尺的左端零刻度.现保持眼睛的位置不变现保持眼睛的位置不变,向容器内倒入某种液体且满至容器口向容器内倒入某种液体且满至容器口,这时眼睛这时眼睛仍沿仍沿EA方向观察方向观察,恰能看到尺上恰能看到尺上20厘米的刻度厘米的刻度,则此种液体的折射率为则此种液体的折射率为 .30cm20AOE40cmi1.44第十八张,PPT共六十九页,创作于2022年6月 如图,一玻璃柱体的横截面为半圆形,细的单色如图,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光束从空气射向柱体的O点(半圆的圆心),产生反射光束点(半圆的
15、圆心),产生反射光束1和透射和透射光束光束2,已知玻璃折射率为,已知玻璃折射率为 ,入射角为,入射角为45(相应的折射角为(相应的折射角为24),),现保持入射光不变,将半圆柱绕通过现保持入射光不变,将半圆柱绕通过O点垂直于图面的轴线顺时针转过点垂直于图面的轴线顺时针转过15,如图中虚线所示,则(,如图中虚线所示,则()A光束光束1转过转过15 B光束光束1转过转过30C光束光束2转过的角度小于转过的角度小于15D光束光束2转过的角度大于转过的角度大于15B C45入射光入射光15O12第十九张,PPT共六十九页,创作于2022年6月二全反射问题二全反射问题当入射角增大到某一角度,使折射角达到
16、当入射角增大到某一角度,使折射角达到90时,折射光完全消失,时,折射光完全消失,只剩下反射光,这种现象只剩下反射光,这种现象.(1)光从光密介质射向光疏介质)光从光密介质射向光疏介质,当折射当折射 角变为角变为90时的入射角叫时的入射角叫临界角;临界角;(2)光从折射率为)光从折射率为n的介质射向真空时的介质射向真空时 临界角的计算公式临界角的计算公式:产生全反射的条件:产生全反射的条件:(1)光必须从光密介质射向光疏介质;)光必须从光密介质射向光疏介质;(2)入射角必须等于或大于临界角)入射角必须等于或大于临界角全反射临界角:全反射临界角:第二十张,PPT共六十九页,创作于2022年6月19
17、97年高考年高考 光线在玻璃和空气的分界面上发生光线在玻璃和空气的分界面上发生全反射的条件是(全反射的条件是()(A)光从玻璃射到分界面上光从玻璃射到分界面上,入射角足够小入射角足够小(B)光从玻璃射到分界面上光从玻璃射到分界面上,入射角足够大入射角足够大(C)光从空气射到分界面上光从空气射到分界面上,入射角足够小入射角足够小(D)光从空气射到分界面上光从空气射到分界面上,入射角足够大入射角足够大 B 第二十一张,PPT共六十九页,创作于2022年6月91年高考年高考.一束光从空气射向折射率一束光从空气射向折射率n=的某种玻璃的的某种玻璃的表面表面,如图所示如图所示.i 代表入射角代表入射角,
18、则(则()(A)当当i 45时会发生全反射现象时会发生全反射现象(B)无论入射角无论入射角i 是多大是多大,折射角折射角r 都不会超过都不会超过45(C)欲使折射角欲使折射角r=30,应以应以i =45的角度入射的角度入射(D)当入射角当入射角 时,反射光线跟折射光线恰时,反射光线跟折射光线恰好互相垂直好互相垂直B C Di空气空气玻璃玻璃n=NO第二十二张,PPT共六十九页,创作于2022年6月偏折角度偏折角度跟棱镜材料的折射率有关,折射率越大,偏折角跟棱镜材料的折射率有关,折射率越大,偏折角度越大度越大.偏折角度偏折角度还跟入射角的大小有关系还跟入射角的大小有关系.三三.通过棱镜的光线通过
19、棱镜的光线(2)白光通过三棱镜后产生色散现象,)白光通过三棱镜后产生色散现象,(3)全反射棱镜是横截面成等腰直角三角形的三棱镜。)全反射棱镜是横截面成等腰直角三角形的三棱镜。(1)光线通过三棱镜两次向底面偏折,通过三棱镜所成的)光线通过三棱镜两次向底面偏折,通过三棱镜所成的像向顶角偏移,像向顶角偏移,第二十三张,PPT共六十九页,创作于2022年6月四四.光的色散光的色散 一束白光经过棱镜后会发生色散,在光屏上形成一条彩一束白光经过棱镜后会发生色散,在光屏上形成一条彩色的光带,这条彩色的光带叫做光谱色的光带,这条彩色的光带叫做光谱.光谱中红光在最上端,光谱中红光在最上端,紫光在最下端,中间是橙
20、、黄、绿、蓝、靛等色光紫光在最下端,中间是橙、黄、绿、蓝、靛等色光.这表明各种这表明各种色光通过棱镜后的偏折角度不同色光通过棱镜后的偏折角度不同.红光的偏折角度最小,紫光红光的偏折角度最小,紫光的偏折角度最大的偏折角度最大.不同色光通过棱镜后的偏折角度不同,表明棱镜材料对不不同色光通过棱镜后的偏折角度不同,表明棱镜材料对不同色光的折射率不同同色光的折射率不同.红光的偏折角度小,表明棱镜材料对红光的红光的偏折角度小,表明棱镜材料对红光的折射率小;紫光的偏折角度大,表明棱镜材料对紫光的折射率大折射率小;紫光的偏折角度大,表明棱镜材料对紫光的折射率大.第二十四张,PPT共六十九页,创作于2022年6
21、月 白光通过三棱镜,要发生色散,红光偏折角最小,紫光偏折角白光通过三棱镜,要发生色散,红光偏折角最小,紫光偏折角最大最大偏折角从小到大的顺序是:红、橙、黄、绿、蓝、紫偏折角从小到大的顺序是:红、橙、黄、绿、蓝、紫结论结论 从红到紫的方向有:从红到紫的方向有:(1)同一介质对不同色光的折射率逐渐增大)同一介质对不同色光的折射率逐渐增大(2)在同一介质中不同色光的传播速度逐渐减小)在同一介质中不同色光的传播速度逐渐减小(3)光的频率逐渐增大)光的频率逐渐增大(4)在真空中的波长逐渐减小)在真空中的波长逐渐减小(5)光子的能量逐渐增大)光子的能量逐渐增大第二十五张,PPT共六十九页,创作于2022年
22、6月如图示:红光和紫光沿同一方向射向玻璃半球的球心,如图示:红光和紫光沿同一方向射向玻璃半球的球心,经折射后从球面射出,若红光在玻璃中传播时间为经折射后从球面射出,若红光在玻璃中传播时间为t红红,紫光在玻璃中传播时间为紫光在玻璃中传播时间为t紫紫,则,则a是是 光,光,t红红 t紫紫(填、或(填、或=)ba解解:白光通过三棱镜,发生色散,红光偏折角最小,紫:白光通过三棱镜,发生色散,红光偏折角最小,紫光偏折角最大所以光偏折角最大所以a是红光。是红光。t=r/v=rn/c 红光的折射率小,红光的折射率小,t小。小。红红第二十六张,PPT共六十九页,创作于2022年6月1999年高考年高考 一束单
23、色光,在真空中波长为一束单色光,在真空中波长为6.0010-7 m,射入折射率为,射入折射率为1.50的玻璃中它在此玻璃中的波的玻璃中它在此玻璃中的波长是长是 m,频率是,频率是 Hz(真空中光速是(真空中光速是3.00108ms)4.0010-75.001014解解:光从一种介质传播到另一种介质时光从一种介质传播到另一种介质时,频率保持不频率保持不变变,波速和波长发生改变波速和波长发生改变.f=c/=5.001014 Hz=v/f=c/nf=/n=4.0010-7 m第二十七张,PPT共六十九页,创作于2022年6月 例例5.如图所示,如图所示,OO是半圆柱形对称面与纸面的交线是半圆柱形对称
24、面与纸面的交线在图内有两束与在图内有两束与OO平行且距平行且距OO距离相等的单色光距离相等的单色光A和和B,从玻璃砖射出后相交于,从玻璃砖射出后相交于OO的下方的的下方的P点由此可以得点由此可以得出的结论是出的结论是 AA光在玻璃砖中的速度比光在玻璃砖中的速度比B光在玻璃砖中的速度小光在玻璃砖中的速度小B玻璃砖对玻璃砖对A光的折射率比对光的折射率比对B光的折射率小光的折射率小C在空气中,在空气中,A光的波长比光的波长比B光的波长短光的波长短DB光光子的能量比光光子的能量比A光光子的能量小光光子的能量小A C DOOPBA第二十八张,PPT共六十九页,创作于2022年6月 如图,如图,a和和b
25、都是厚度均匀的平玻璃板,都是厚度均匀的平玻璃板,它们之间的夹角为它们之间的夹角为,一细光束以入射角一细光束以入射角从从P点射入,点射入,已知此光束由红光和蓝光组成,则当光束透过已知此光束由红光和蓝光组成,则当光束透过b板后,板后,()A传播方向相对于入射光方向向左偏转传播方向相对于入射光方向向左偏转角角B传播方向相对于入射光方向向右偏转传播方向相对于入射光方向向右偏转角角C红光在蓝光的左边红光在蓝光的左边D红光在蓝光的右边红光在蓝光的右边 ab左左右右P分析见下页分析见下页下一页下一页第二十九张,PPT共六十九页,创作于2022年6月ab解析解析:光线通过光线通过平行玻璃砖平行玻璃砖后的出射光
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