全国中学生物理竞赛——光学.ppt

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1、光学一、竞赛要求1、几何光学光的直进、反射、折射、全反射光的色散、折射率和光速的关系平面镜成像、球面镜成像公式及作图法薄透镜成像公式及作图法眼睛、放大镜、显微镜、望远镜2、波动光学光的干涉和衍射（定性）光谱和光谱分析、电磁波谱3、光的本性光的学说的历史发展光电效应、爱因斯坦方程光的波粒二象性二、知识要点1、光沿直线传播（1）光在均匀介质中是直线传播，光在真空中的传播速度为：c=3×108m/s，在其他媒质中的传播速度都小于c。（2）影：光射到不透明的物体，在背光面的后方形成一个光线照不到的黑暗区域，就是物体的影。在这黑暗区域中

2、完全照不到的区域叫做本影，只有一部分光照射不到的区域叫半影。日月二、知识要点2、光的反射（1）光的反射定律。（2）在光的干涉定律中，光路是可逆的。3、平面镜成像，球面镜成像（1）平面镜只改变光的传播方向，不改变光的汇聚或发散程度。（2）平面镜成像特点：像和物关于镜面对称，因此，对应于“实物”，平面镜使之成一个等大小的正立的虚像；对应于“虚物”，平面镜使之成为一个等大小的正立实像。二、知识要点3、球面镜成像（1）反射面是球面的一部分，这种镜面叫球面镜，反射面如果是凹面的，叫做凹面镜，简称凹镜；反射面是凸面的叫做凸面镜，简称凸镜。（2）球面的球心叫做

3、曲率中心，镜面的中心叫镜的顶点，顶点与曲率中心的连线称为主光轴。（3）凹镜对光线有汇聚作用，凸镜对光线有发散作用，凹镜的焦点为实焦点，凸镜的焦点为虚焦点。（4）由反射定律可以证明，对近轴光线，球面镜焦距：，是球面的半径。其中凹镜焦距为正,凸镜焦距为负。二、知识要点3、球面镜成像（5）球面镜成像作图中常用的三条特殊光线为：①跟主轴平行的入射光线，其反射光线通过焦点。②通过焦点的入射光线，其反射光线与主轴平行。③通过曲率中心的入射光线，其反射光线和入射光线重合但方向相反。二、知识要点3、球面镜成像（6）球明镜成像公式：（符号法则为：实物u为正值，虚物

4、u为负值；实像v为正值，虚像v为负值；凹镜的焦距为f正值，凸镜的焦距f为负值。）说明1：像的长度放大率：说明2：上面所得到的成像公式只适用于近轴光线成像。二、知识要点3、球面镜成像例题分析（1）一凹面镜所成的像，像高为物高的1/3，且已知物像间距离为1m。求凹面镜的曲率半径。解：由于成缩小像，对于凹面镜只有两种可能，一种是实物成实像，则物像同侧，在根据成像公式：解得：二、知识要点3、球面镜成像例题分析（1）一凹面镜所成的像，像高为物高的1/3，且已知物像间距离为1m。求凹面镜的曲率半径。另一种情况是虚物成实像，则物象异侧，在根据成像公式：解得：讨

5、论：例题中如果没有指明是凹镜，则对于凸镜成缩小像也有两种情况。二、知识要点3、球面镜成像例题分析（2）一个点状物放在离凹面镜镜前0.05m处，凹球面镜的曲率半径为0.20m，试确定像的位置和性质。解：由球面镜成像公式及符号法则得：（成虚像）二、知识要点3、球面镜成像例题分析（3）在离球面镜10cm远处放一个1cm高的物体，若它所成的像在镜后6cm处，则这个镜是______，镜面曲率半径r=______cm，像高为_____。解：由球面镜成像公式及符号法则得：二、知识要点3、球面镜成像例题分析（4）两个焦距都是f的凸面镜共主轴相对放置，如图所示，a

6、为平行于主光轴的光线，问两镜之间的距离L满足什么条件时，光线a可形成循环光路？画出光路图。解：距离为L=f，2f，3f二、知识要点3、球面镜成像例题分析（5）一凸镜和一平面镜相距28cm，相对而立，在它们的中点放一电光源S，利用遮光板使光线先由凸镜反射，再经平面镜反射，所成的像在平面镜38cm处，求凸镜的曲率半径。解：由成像公式，u=14cm，v=10cm二、知识要点4、双平面镜成像个数的讨论两个平面镜之间的物点经两平面镜成像的个数不但取决于θ角的大小，还取决于物点所在的位置。（1）当360o/θ为偶数时，成像的个数：（2）当360o/θ为奇数时

7、→在θ角的平分线上，物点成像的个数：在其他区域，成像的个数：（3）当360o/θ不是整数，若物点在其角分线上则成像个数为其整数部分，如其不在角分线上则为整数部分加1。二、知识要点（1）如图所示，两平面镜间的夹角为70o，在两镜夹角的平分线上有一光点S,则S在两平面镜中共能成_____个像。4、双平面镜成像个数的讨论二、知识要点（1）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，入射角和折射角的正弦之比是一个常量。5、光的折射说明：上式中的常数n21称为介质2和介质1的相对折射率，n1和n2分别为介质1和介质2

8、的绝对折射率，简称折射率，绝对折射率是指介质对真空的折射率，它反映了介质的传光特性，用公式表示为：说明：不同频率的光在同一介质中的折射率