有关光学的物理问题

大学物理中光学若干问题

1.为什么两个独立的同频率的普通光源发出的光波叠加时不能得到干涉图样？

答：普通光源发光的特点是：包含大量断断续续的、长度有限的、相互独立的波列。两个独立光源发出的光的振动方向、频率、初相位是完全随机的（不存在稳定的相位差），所以它们不可能是相干光。即使它们的频率相同，有同方向的振动分量，但由于在叠加点相位差的完全随机性，也不能形成稳定的光振动加强和减弱现象，因而就不能得到光的干涉图样。

2.在杨氏双缝干涉实验中，如果一条缝稍稍加宽一些，屏上的干涉条纹有什么变化？如把其中一条狭缝遮住，将发生什么现象？

答：将杨氏双缝装置的一条缝稍稍加宽一些，通过两缝的光强是不同的，两缝各自的单缝衍射中央明区的宽度也不相同，在屏上叠加点两个光振动的振幅不同，干涉相消处（暗条纹）的光强不等于零，干涉条纹的可见度下降。

若把其中一条缝遮住，则成为单缝衍射装置，屏上将出现单缝衍射的条纹。

3.干涉与衍射有什么区别？

答：干涉是两束光或有限束光的相干叠加，而衍射是从同一波阵面上各点发出的无数个子波（球面波）的相干叠加，从这个角度看，衍射本质上也是干涉。

另外在纯干涉的情况下，不同级次干涉条纹的光强是一样的；而衍射条纹不同

第一章 光的电磁理论

?z??1.1 一个平面电磁波可以表示成 Ex=0，Ey=2cos[2??10?c?t??2]，Ez=0，问：

??14

（1） 该电磁波的频率、波长、振幅原点的初位相为多少？（2）波的传播和电矢量的

振动取哪个方向？（3）与电场想联系的磁场B的表达式如何写？

?z??t??。 1.2 一个线偏振光在玻璃中传播时可以表示为 Ey=0，Ez=0，Ex=10cos?100.65c??2

15

试求 （1）光的频率；（2）波长；（3）玻璃的折射率。

1.3 证明E=Acos(kz-?t)是波动方程（1-22）的解。 1.4 一种机械波的波函数为y=Acos2???xt???，其中A=20mm，T=12s，?=20mm试画出??T?t=3s时的波形曲线。从x=0画到x=40mm。

1.5 在与一平行光束垂直的方向上插入一透明薄片，起厚度=0.01，折射率=1.5，若光波的波长=500，试计算插入玻璃片前后光束光程和位相的变化。

1.6 地球表面每平方米接受到来自太阳光的功率约为1.33kW，试计算投射到地球表面的太阳光的电场强度。假设可以把太阳光看作是波长为?=600nm的单色光。

1.7 在离无线电发射机10km远处飞行的一

物理竞赛中“光学”的辅导技巧

《光学》一章，初中的要求是较基础的．它主要是运用一些基本原理和规律去解释常见的光学现象和应用由于物理竞赛的层次相应提高，因而在辅导时有必要拓展学生的知识面，开阔其视野并发展能力．那么应如何进行辅导呢？笔者有如下体验：

1．利用光路图化抽象为形象，总结规律并予以运用．光路图是驾御光学知识的翅膀，借助它可以透过知识的幻像，将某些抽象的光学知识抽丝剥茧，从而剖析得到规律性的知识并用它解释有关的现象．对于“凸透镜成像”一节，我有如下的运用：

2．(1) 根据“平行于主光轴的光线折射后会聚于焦点，透过光心的光线方向不变”的规律，我引导学生画出u>2f时成像光路图（如图１），由图可见其得到倒立、缩小的实像（顺延光线ab和cd可相交的为实像，反向延长相交的为虚像），其像距为 f

3．老奶奶看报时，为了看到更大的清晰的像，她常选择做（）Ａ．报与放大镜不动，眼睛离报远一些；

Ｂ．报与眼不动，放大镜离报远一些；

Ｃ．报与放大镜不动，眼睛离报近一些；

Ｄ．报与眼不动，放大镜离报近一些．

作图时（图２），由于字的大小不变，故反向延长后分别得到虚像A'B' 和C'D'，由图可见字AB 离透镜远一些，其像A'B' 也大一些，故选（Ｂ）

?（2）对变焦相机的

波动光学

一、选择题

1、单色光从空气射入水中，问频率、波长、波速是否改变，且如何改变？（ ） A、频率、波长和波速都变小 B、频率不变，波长和波速都变大

C、频率不变，波长和波速都变小 D、频率、波长和波速都不变 2、来自不同光源的两束白光，例如两束手电筒光，射在同一区域内，是不能产生干涉图样的，这是由于（ ）

A、白光是由许多不同的波长的光组成的

B、两光源发出不同强度的光 C、不同波长的光速是不相同的 D、两个光源是独立的，不是相干光源

3、在杨氏双缝实验中，当屏幕移近时，干涉条纹将如何变化？（ ）

A、明纹变宽而暗纹变窄 B、暗纹变宽而明纹变窄 C、明、暗条纹宽度都变大，即条纹变稀 D、干涉条纹变密 E、条纹不变

4、在杨氏双缝实验中，若两缝之间的距离加大，则干涉条纹将（ ）

A、变密 B、变稀 C、不变 D、无法确定

5、在杨氏双缝实验中，干涉明（或暗）条纹的宽度将随条纹的级数增加而（ ）

A、增大 B、减小 C、不变 D、无法判断 6、在杨氏双缝实验中，若用白光作实验，干涉条纹的情

一、初中物理光学问题求解方法

1．如图，两个平面镜相互垂直竖直放置，点光源在平面镜内成三个像，现让点光源S在水平面内沿圆周顺时针运动，则可以观察到镜子内的三个像

A．全都做顺时针运动

B．全都做逆时针运动

C．一个顺时针运动，另外两个逆时针运动

D．一个逆时针运动，另外两个顺时针运动

【答案】C

【解析】

【详解】

S在竖直的平面镜中成的像为S′，在水平的平面镜中所成的像为S0；S′在水平的平面镜中成的像为S″，而S0在竖直的平面镜中所成的像点也是S″，即再次成像的像点是重合的，所以一共有3个像，如图所示：

现让点光源S在水平面内沿圆周顺时针运动，则镜子内的三个像中，S0、S′均做逆时针运动．S″是重合的像，相反了两次，应该做顺时针时针转动，故选C．

【点睛】

解答此题的关键是要明确平面镜成像的特点，像与物体是左右相反的．解答此题要求学生应具备一定的空间想像能力．

2．小蕊做“研究远视眼的矫正”实验时，她把凸透镜看作眼晴的晶状体，光屏看作眼睛的视网膜，烛焰看作眼睛观察的物体．她拿一个远视眼镜放在凸透镜前，光屏上出现烛焰清晰的像，如图所示．若拿走远视眼镜则烛焰的像变得模糊．下列操作能使光屏上重新得到清晰像的是

A．将光屏适当靠近凸透镜B．将蜡烛适当靠近凸透镜

C．将光屏适当

初中竞赛专项训练—光的反射 （每空8分共计120分）

1.为了能迅速地判断出日食的食相，我们用线段MN、PQ分别表示太阳、月亮，地球上的观察者在A点。从A点作射线AP、AQ，则可出现下列四种情况，如图所示。观察者在A点看到的食相情况是：甲图中可看到____________，乙图中可看到

______________，丙图 中可看到___________， 丁图中可看到 _________________________。

2.如图所示，A、B两个平面镜平行放置，一束光线入射A

A 镜，反射后从B镜射出．若保持入射光线不变，而只让B

B 镜转动θ角，则转动后从B镜射出的光线与A镜的反射θ 间的夹角为____________________。

3.如图，在圆筒中心放一平面镜，光点Ｓ1发光射到镜面上，反射 光在筒壁上呈现光斑Ｓ2，当平面镜绕筒的中轴线Ｏ以角速度ω匀速

S1 S2 旋转一小角度时，光点Ｓ1在平面镜里的像Ｓ1′的角速度等于 ，

光斑Ｓ2在平面镜里的像Ｓ2′的角速度等于 。

O

4.如图所示,平面镜OM1与OM2成θ角,A为OM1上一点,光线从A点出发,对于OM2的入射角i1是50

初中物理专题────光学作图

在初中物理中光学作图涉及到四种类型： 1、有关光沿直线传播的概念和应用

2、光的反射定律和平面镜成像规律的作图及应用 3、光的折射定律及透镜的作图和应用 4、凸透镜成像规律及其应用

［知识点分析］

一、光的反射

光的反射定律：反射光线与入射光线、法线在同一平面上；反射光线和入射光线分居在法线的两侧；反射角等于入射角；光的反射中光路是可逆的。

二、光的折射

光的折射定律：折射光线与入射光线、法线在同一平面上；折射光线和入射光线分居在法线的两侧；折射角大于、小于或等于入射角；光的折射中光路是可逆的。

光的折射定律的内容、作图、应用及其与光的反射定律的异同。 （1）相同点

①折射光线和反射光线都位于入射光线和法线决定的平面内。 ②折射光线和反射光线均分居法线的两侧。

③当入射角变化时，折射角和反射角都随之变化。 ④在折射和反射现象中，光路都是可逆的。 （2）不同点

①反射光线与对应的入射光线在同种介质中；折射光线与对应的入射光线在两种不同介质中，位于界面的两侧。

②反射角等于入射角，但折射角一般不等于入射角，并且当光从空气斜射入其他介质中时，折射角小于入射角，而光从其他介质斜射入空气中时，折射角大于入射角。

三、透镜

第一章 小结

几何光学的基础：基本概念及基本定律（见第一节小结） 成像分析：

1、完善像的定义及完善成像条件 2、光路中的基本概念与符号规则 3、光路计算： 1）内容：

a. 成像位置关系（计算公式） b. 成像特性分析（放大率）

——虚实正倒缩放、共轭点沿轴移动、光束孔径角变化 学习思路：

a. 球面——平面

b.宽光束实际光线——近轴光线

（球差） （高斯像、物像共轭） c. 折射————反射

（反射-折射定律；成像公式、放大率公式、拉赫不变量） d. 单个球面——共轴系统： 过渡公式、成像放大率

第二章 小结

理想光学系统理论： 1、基本概念：理想光学系统、共轭、共线成像等 2、共轴理想光学系统成像性质 3、基点与基面：焦点/面、主点/面、节点（包括物像两方）

物像关系： 1、图解法求像：典型光线、基点基面性质（课上例题） 2、解析法及应用：牛顿公式、高斯公式

理想光学系统的组合：1）两光组组合的公式及计算

2）多光组

初中竞赛专项训练—光的反射 （每空8分共计120分）

1.为了能迅速地判断出日食的食相，我们用线段MN、PQ分别表示太阳、月亮，地球上的观察者在A点。从A点作射线AP、AQ，则可出现下列四种情况，如图所示。观察者在A点看到的食相情况是：甲图中可看到____________，乙图中可看到

______________，丙图 中可看到___________， 丁图中可看到 _________________________。

2.如图所示，A、B两个平面镜平行放置，一束光线入射A

A 镜，反射后从B镜射出．若保持入射光线不变，而只让B

B 镜转动θ角，则转动后从B镜射出的光线与A镜的反射θ 间的夹角为____________________。

3.如图，在圆筒中心放一平面镜，光点Ｓ1发光射到镜面上，反射 光在筒壁上呈现光斑Ｓ2，当平面镜绕筒的中轴线Ｏ以角速度ω匀速

S1 S2 旋转一小角度时，光点Ｓ1在平面镜里的像Ｓ1′的角速度等于 ，

光斑Ｓ2在平面镜里的像Ｓ2′的角速度等于 。

O

4.如图所示,平面镜OM1与OM2成θ角,A为OM1上一点,光线从A点出发,对于OM2的入射角i1是50

课题：与圆有关的轨迹问题

2010届高三数学调研测试(二)解答题中出现这样一道题目： 18.在等腰?ABC中，已知AB?AC,且点B(?1,0)。点D(2,0)为

AC中点。

l y E A F B O D x （1）求点C的轨迹方程

（2）已知直线l:x?y?4?0,求边BC在直线l上的射影EF长的最大值。

文科班大部分学生对第一小题中的轨迹问题一筹莫展，结合

C 2010年江苏高考考试说明我们可以了解到直线和圆的知识是解析几何中的重中之重，虽然考纲中必做题部分对轨迹方程并没有明确要求，但在样卷的解答题中依然出现了轨迹方程问题，我们还是不能掉以轻心，今天我们利用一节课的时间来研究一下解析几何中简单的一些求轨迹的问题，特别是与圆有关的轨迹问题。 一．回忆解析几何中常见的轨迹:

(1)在平面内,到两定点的距离相等的点的轨迹是连接两定点的线段的垂直平分线. (2)平面内到角的两边距离相等的点的轨迹是这个角的平分线. (3)平面内到定点的距离等于定长的点的轨迹是以定点为圆心的圆.

(4)平面内到定点的距离与到定直线（定点不在此定直线上）的距离之比等于常数的点的轨迹

是圆锥曲线.当常数大于1时表示双曲线;当常数等于1时,表示抛物线;当常数大于0而小于1