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1、年第!期中学物理教学参考总第∀#期∃竞赛辅导∃通向金牌之路高中物理竞赛辅导讲座—华东师大二附中张大同%特级教师&第十讲光学本讲包括几何光学和物理光学的内容∃个像、)球一竞赛中涉及的问题面镜成像∀∃#球面镜的∀一#光的反射∃组合平面锐焦距由两个以上的平幻、勺挤球面镜的反射,、!‘面镜组成的光学系统了仍遵从反射定律叫做组合平面镜射法线是球面的半径一束近主轴的向组合平面镜的光线图∃%一&,经往往要在平面镜之间平行光线凹镜,反射后将会聚于主发生多次反射因而(,∃∋轴上一点∗∀图∃%会出现生成复像的现,象
2、一&#这∗点称为图∃%一∃一种较简单凹镜的焦点一束先请的现象两面互相垂直的平面镜∀交于+点#,镜间放近主轴的平行光线,经凸面镜反射后将一点光源∋∀图∃%一∃#∋发出的光线经过两个平面镜图∋一(,,、(、&发散反向延长可反射后形成了∋∋,三个虚像用几何的方法不难,(、会聚于主轴上一点)∗图∋一(+)点称为凸镜的证明这三个虚像都位于以+为圆心%,为半径的圆这,,(、)、∃&、(&虚焦点焦点)到镜面顶点之间的距离叫做球面镜上而且∋和∋∋和,,和,∋和,之间都以平,,面镜∀或它们的延长线#保持着对称关系用这个方法的焦距
3、−可以证明球面镜的焦距−等于球面半径.的,即我们可以容易地确定较复杂的情况中复像的个数和位一半置−一./0.+“∀图∃%一,∗0+球面镜成像公式两面平面镜−+和成/%角放置)#,(、!用上述规律很容易确定像的位置以为圆心根据反射定律为半径作圆∀#过∃作%和&的垂线与圆交于凡可以推导出球面镜,和0∀!∋的成像公式下面!1过和2&八以凹镜为例来推∃作和的2导∗如图∋一!所垂线与圆交于凡∀∀4示+设在凹镜的主和∃3过!和图∋一!(轴上有一卞物体!作%和&的,垂线与圆交于!!,∃由∃发出的射向凹镜的光线经镜面%点
4、反射后与主轴交于‘,5%,∃‘∃的,∋!∃点半径为反射的捧线即像!一!便是∃在,‘,根据反射定律乙∃%6一艺∃%6则6%为三角形两面平面镜中的五图∋一0’,∋((角∋的平分线根据三角形内角平分线的性质∗二+光的折射有∋,折射定律)(0,,些舀当光线从媒质进入媒质∋时如果入射角是Α‘∗云亏了∋占Β,ΧΑΔΧΑ,%,‘,,折射角是那么Α/ΔΒ是一常数这个常数叫做媒因为∃为近轴光线所以%∃7兮叮%∃户!式0∋,0∋,∋质对媒质的相对折射率如果媒质代之以真可改写为空,则这个常数叫做媒质0的绝对折射率Δ,!6∃乏8云丁7了0∋Δ
5、0∋∋瓦媒质对媒质的相对折射率等于光在媒质,9,’:、,#式中〔+!叫物距!叫像距设凹镜焦距为−:Ε0:2之中的速度与光在媒质中的速度比则Δ0∋7:Ε:2/6∃一!一口6一9一;−Δ某种媒质的绝对折射率等于光在真空中的速度‘‘:6∃7〔<少一!一;−一‘:之,与光在该媒质中的速度比即,“一;−代入式=ΔΦ5::/手;−一,∋,∋∋显然相对折射率一化简—州卜—=了:,Γ/Δ,Δ。>?≅,这:;5/Δ;ΔΗ个公式同样适用于凹镜使用球面镜的成像公式时,2,∀9由于光线的折射大们看水中的物体感觉到的深要注意凹镜焦距−取正凸镜焦距
6、−取负实物取,,,“:,:,正虚物取负∀实像为正虚像为负度会比它的真实探度浅我们讨论一下下面这个间题,,有一只厚底玻璃缸底厚Ι5ϑ∗4+球面镜多次成像,2内盛(5ϑ深的水∗图∋一Κ+已知球面镜多次成像原则只要多次运用球面镜成像∋,Λ,玻璃和水的折射率分别为和公式即可但有时前一个球面镜反射的光线尚未成像∋,,,便又遇上了后一个球面镜,此时就要引进虚物的概念,4如果竖直向下看看到缸底下表面离水面的距离是多少呢Μ目如图所“”,所谓的竖直向下看可以理∋一Ι图∋一Κ,,解成小角度的折射这是一个重要示半径为认,的条件在图∋Λ,.一中从
7、的凸镜和缸底%点发出一根光线凹镜主轴相∋一Ι图、Σ,互重合放经过)向≅方向射出尹,,%∋、00Ι.,人眼观察后感觉到点6Ο&ΠΘ月置两镜顶点相距现于主轴上距凹镜顶,刃,,Π处点∋Ι.在人看到缸底下表幻为处放一点光源!设主光源的像只能直,面离水面的距离就是5Π接射到凹镜上问∃经凹镜和凸镜各反射一次后所成“一6ΤΡΤΠ,)≅Π月Μ过作’的像在何处声,Ν玻鸿,。,,)ΥΠΧ∋一。Ι.−,一.的平行线Θ有△Τ在凹镜中成像冬,,乙望△&)ΘΤΠ一&Θ所以十一6Π一了乙Ρ&Θ图∋一Λ击去Ρ六一因为当角很小时,有ΩΞ夕ΦΧΑΔ夕,而Ψ
8、、夕、Ζ都很小,所责ΥΣ,忐去以在△[中有:Ε一4.[ΥΦ[ΣΞΨΧΑΔΨ可解得八Φ[Σ/#,,20一Ι.,根据题意∋0所以凹镜反射的光线尚未成在△[)Σ中有,像便已又被凸镜反射此时可将凹镜原来要成的像∃Ε[)一[Σ八Ξ月一[Σ/ΧΑΔ夕1,作为凸镜的虚物来处理由#1式可得,,9;Ις一4ς+。(ς,∗
