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《高中物理竞赛教程(超详细)第十讲几何光学42801》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、高中物理竞赛教程（超详细）第I•讲儿何光学.1x17温暖是飘飘洒洒的春雨；温暖是写在脸上的笑影；温暖是义无反顾的响应；温暖是一丝不苟的配合。8尊重是一缕春风，一泓清泉,—•颗给人温暖的舒心丸，一剂催人奋进的强心剂笫-•讲儿何光学§1.1几何光学基础1、光的宜线传播：光在同一均匀介质屮沿肯线传播。2、光的独立传播：儿束光在交错时互不妨碍，仍按原來各白的方向传播。3、光的反射定律：①反射光线在入射光线和法线所决定平血内；②反射光线和入射光线分居法线两侧；③反射角等于入射角。4、光的折射定律：①折射光线在入射光线和法线所决定平面内；②折射光线和入射光线分居法线两侧；③入射角
2、与折射角满足；④当光由光密介质向光疏介质中传播，且入射角大于临界角C吋，将发牛全而反射现象（折射率为的光密介质对折射率为的光疏介质的临界角）。§1.2光的反射1.2.1、组合平血镜成像：1•组合平面镜由两个以上的平而镜组成的光学系统叫做组合平而镜，射向组合平而镜的光线往往要在平而镜之间发生多次反射，因而会岀现生成复像的现象。先看一种较简单的现象，两面互相垂直的平面镜（交于0点）镜间放一点光源S（图1-2-1）,S发出的光线经过两个平面镜反射后形成了、、三个虚像。用几何的方法不难证明：这三个虚像都位于以0为圆心、OS为半径的圆上，而且S和、S和、和、和之间都以平面镜（或
3、它们的延长线）保持看对称关系。用这个方法我们可以容易地确定綾复杂的情况屮复像的个数和位置。两面平面镜A0和B0成60。角放置（图1-2-2）,用上述规律，很容易确定像的位置：①以0为鬪心、0S为半径作莎②过S做A0和B0的垂线与圆交于和；③过和作B0和A0的垂线与圆交于和；④过和作A0和B0的垂线与圆交于，便是S在两平而镜中的5个像。双镜面反射。如图1-2-3,两镜面间夹介二15o,0A二10cm,A点发出的垂直于的光线射向后在两镜间反复反射，肓到光线平行于某一镜面射出，则从A点开始到最后一次反射点，光线所走的路程是多少？如图1-2-4所示，光线经第一次反射的反射线为
4、BC,根据平面反射的对称性,，且Z。上述均在同一直线上，因此光线在、之间的反复反射就跟光线沿直线传播等效。设是光线第n次反射的入射点，且该次反射线不再射到另一个镜面上，则n值应满足的关系是＜90o,o取n二5,Z,总路程。2、全反射全反射光从密度媒质1射向光毓媒质2,当入射角大于临界角时，光线发生全反射。全反射现象有重要的实用意义，如现代通讯的重要组成部分一光导纤维，就是利用光的全反射现象。图1-2-5是光导纤维的示意图。AB为其端面，纤维内芯材料的折射率，外层材料的折射率，试问入射角在什么范围内才能确保光在光导纤维内传播？图1-2-5中的r表示光第一次折射的折射角，
5、B表示光第二次的入射角，只要B大于临界角，光在内外两种材料的界面上发牛全反射，光即可一直保持在纤维内芯里传播。只要即可。例1、如图1-2-6所示，AB表示一平肓的平面镜，是水平放置的米尺(有刻度的一而朝着平而镜)，MN是屏，三者相互平行，屏MN上的ab表示一条竖直的缝(即ab之间是透光的)。某人眼睛紧贴米尺上的小孔S(其位置如图所示)，可通过平面镜看到米尺的一部分刻度。试在本题图上用三角板作图求出可看到的部位，并在上把这部分涂以标志。分析：本题考查平面镜成像规律及成像作图。人眼通过小孔看见的是米尺刻度的像。由反射定律可知，米尺刻度必须经过平而镜反射后，反射光线进入人的
6、眼睛，人才会看到米尺刻度的像。可以通过两种方法来解这个问题。解法一：相对丁•平面镜AB作出人眼S的像。连接Sa并延长交平面镜点C,连接与点C并延长交米尺于点E,点E就是人眼看到的米尺刻度的授左端；连接并延长交米尺于点F,R与平面镜交于D,连接S与点D,则点I；就是人眼看到的米尺刻度的最右端。E与I；之间的米尺刻度就是人眼可看到部分，如图1-2-7所示。解法二根据平面镜成像的对称性，作米尺及屏MN的像,分别是及,a、b的像分别为,如图1-2-8所示。连接Sa交AB于点C,延长并交于点，过点作的垂线，交于点E,此点就是人眼看到的米尺刻度的最左端；连接交AB于点D,延长并交
7、于点，过点作(AB)的垂线交于点F,点F就是人眼看到的米尺刻度的最右端。EF部分就是人眼通过平而镜町看见的米尺部分。点评：平面镜成像的特点是物与像具冇对称性。在涉及到平面镜的问题中，利用这一特点常能使问题得以简洁明晰的解决。例2、两个平血镜之间的夹角为45。、60o>120oo而物体总是放在平血镜的角等分线上。试分别求出像的个数。分析：由第一血镜生成的像，构成第二而镜的物，这个物由第二面镜所成的像，又成为第一而镜的物，如此反复下去以至无穷。在特定条件下经过有限次循环，两镜所成像重合，像的数目不再增多，就有确定的像的个数。解：设两平面镜A和B的夹角为2
