光学第三章习题 11级应用物理.doc

1、 11 级应用物理 曹江勇 学号：20114052004第三章 习题一、选择题：2004. = 1 的空气对于 = 1.5 的玻璃而言，其临界角 约为 （ B ）2n1nci（A）40 （B） 42 （C）55 （D）562005将折射率为 n 的薄透镜置于折射率为 n （n ）的介质中，则 （ B ）（A）凸透镜会聚、凹透镜发散 （B）凸透镜发散、凹透镜会聚 （C）凸透镜发散、凹透镜发散 （D）凸透镜会聚、凹透镜会聚2012使一条不平行主轴的光线，无偏折（即传播方向不变）的通过厚透镜，满足的条件是入射光线必须通过（ A ）（A）光心。 （B）物方焦点。 （C）物方节点。 （D）象方焦点。20

2、16由折射率为 n=1.65 的玻璃制成的薄凸透镜，前后两球面的曲率半径均为 40cm，其焦距等于多少 cm？。 （ D ）（A）20 （B）21 （C）25 （D）312017一双凸透镜的折射率为 1.5，其两面曲率半径均为 10cm，若其一面涂以银，使其成为凹面镜，在距透镜 20cm 处置一点光源，光自左向右射入，右为涂银面，则其所成像在多少 cm 处？ ( A )（A）20 （B）4 （C） 3.33 （D）2.862022一消色差透镜由两个胶合的薄透镜构成的，他们的光焦度分别为 10 和-6 屈光度，试问组合透镜的焦距为多少 cm？（A）0.25 （B）25 （C）2.5 （D ）40

3、02049,光学系统的实物定义是（ C ）（A）发散入射同心光束的顶点（B）会聚入射同心光束的顶点（C）发散出射同心光束的顶点（D）会聚出射同心光束的顶点2050,光学系统的虚物定义是（ B ）（A）发散入射同心光束的顶点（B）会聚入射同心光束的顶点（C）发散出射同心光束的顶点（D）会聚出射同心光束的顶点2051,光学系统的实像定义是（ B ）（A）发散入射同心光束的顶点（B）会聚入射同心光束的顶点（C）发散出射同心光束的顶点（D）会聚出射同心光束的顶点2052,光学系统的虚像定义是（ C ）（A）发散入射同心光束的顶点（B）会聚入射同心光束的顶点（C）发散出射同心光束的顶点（D）会聚出射同心

4、光束的顶点2053,身高为 1.8m 的人经过平面镜反射能看到自己全身的像，平面镜的高度至少需要多少米( A )（A）0.9m （B）1.8m （C）2.7m （D）3.6m2054,平面镜成像的性质为（ B ）（A） 实物成实像 （B）实物成虚像 （C ）虚物成虚像 （D ）虚物不能成像2055,平面镜成像的横向放大率为（ A ）（A）+1 （ B）1 （C）0 （D）2056,唯一能完善成像光学系统的是（ B ）（A） 平面折射系统 （B）平面反射系统 （C）球面折社系统 （D）球面反射系统2058,人在岸上看到水中的鱼是（ D ）（A） 原深度的鱼 （B）变深了的鱼的实像 （C）变浅了的

5、鱼的实像 （D）变浅了的鱼的虚像2059,透过一块厚玻璃板观察一个发光点，看到发光点的位置是（ A ）（A）移近了 （B）移远了 （C）不变 （D）不能确定2060,某水箱里注水深 8cm，箱底有一硬币，则硬币的视深为多少厘米（ C ）（A）2 （B）4 （C）6 （D）202061,在厚 15cm，折射率为 1.5 的玻璃板下表面上有一小颗粒，如果垂直观察，小颗粒的像位于玻璃板上表面下放多少厘米( B )（A）5 （B）10 （C）15 （D）202062,棱镜的折射率为 n，当顶角 a 很小时，最小偏向角为（ C ）（A）a （B）na （C）(n-1)a （D）(n+i)a2063,棱镜

6、的顶角为 60，当入射角为 45时，偏向角最小，那么该棱镜的折射率为（ A ）（A） （B） （C） （D）22362066，凹球面镜对实物成像的性质之一是（ A ）（A）实像都是倒立的（B）实像都是正立的（C）实像都是放大的（D）实像都是缩小的2067,凹球面镜对实物成像的性质之一是（ A ）（A）虚像都是正立方大的（B）虚像都是倒立方大的（C）虚像都是正立缩小的（D）虚像都是倒立缩小的2068,凸球面镜对实物成像的性质是（ B ）（A） 虚像都是实的（B） 虚像都是虚的（C） 虚像都是放大的（D） 虚像都是倒立的2069,凸球面镜对实物成像的性质（ D ）（A）实像都是正立方大的（B）实像

7、都是倒立方大的（C）实像都是倒立缩小的（D）不可能产生实像2070，凸球面镜对实物成像的性质（ C ）（A）实像都是倒立缩小的（B）实像都是正立方大的（C）虚象都是正立缩小的（D）虚象都是倒立方大的2071,平行光通过置于空气中的透明介质球聚焦于球面上，则透明体的折射率为（ D ）（A）2 （B）1 （C）2 （D）1.52072,凸透镜的成像性质之一是（ A ）（A）实物始终成倒立实像（B）实物始终成正立虚像（C）虚物始终成正立实像（D）虚物始终成正立虚像2073,凸透镜对实物成像的性质之一是（ A ）（A）实像都是倒立的（B）实像都是正立的（C）实像都是放大的（D）实像都是缩小的2074,

8、凸透镜对实物的成像性质之一是（ D ）（A）实像都是正立方大的（B）实像都是倒立方大的（C）实像都是倒立缩小的（D）实像可以放大，也可以缩小2075,凹透镜对实物成像的性质（ B ）（A）像都是实的（B）像都是虚的（C）像都是放大的（D）像都是倒立的2076,凹透镜对实物成像的性质（ D ）（A）实像都是正立方大的（B）实像都是倒立方大的（C）实像都是倒立缩小的（D）不能成实像2077,凹透镜对实物成像的性质（ C ）（A）实像都是倒立缩小的（B）实像都是正立方大的（C）虚象都是正立缩小的（D）虚象都是倒立方大的2078,共轴球面系统主焦点的定义是（ D ）（A）主轴上横向放大率等于 1 的一

9、对共轭点（B）主轴上角放大率为 1 的一对共轭点（C）主轴上纵向放大率为 1 的一对共轭点（D）主轴上无限远点的共轭点2079,共轴球面系统主点的定义是（ A ）（A）主轴上横向放大率等于 1 的一对共轭点（B）主轴上角放大率为 1 的一对共轭点（C）主轴上纵向放大率为 1 的一对共轭点（D）主轴上无限远点的共轭点2080,共轴球面系统节点的定义是（ B ）（A）主轴上横向放大率等于 1 的一对共轭点（B）主轴上角放大率为 1 的一对共轭点（C）主轴上纵向放大率为 1 的一对共轭点（D）主轴上无限远点的共轭点二、填空题：1012费马原理是指光沿光程最大值、最小值、或恒定值的路程传播。1016.

10、n2=1 的空气对于 n1=1.5 的玻璃而言，其临界角 ic_ 33.7 度_。1022某玻璃镜的折射角 A 为 60o，加若对某一波长的光其折射率 n 为 1.2，则其最小偏向角为_13.74 度_。1045,在几何光学系统中，唯一能完善成像的是_平面镜反射成像_。1046,夹角为 60的两平面镜反射后的成像个数为_ 4_。1047,两平面镜夹角为 ，且 被 360除得奇数，两平面镜之间有一个物体，经过该系统所称的象最多为_44_个。1048,深度为 h 的水（n4/3）杯底有一点物，人站在上面垂直向下看看到点物的深度是_h4/3_。1049,由空气垂直的看到水（n1.3）中的鱼的深度为

11、5 米，鱼的实际深度是_3.84_米。1050,在厚度为 d，折射率为 n 的玻璃砖后面有一个物点，人透过玻璃砖看到的物体移_？_了，移动量为_？_。1051,一条光线经过棱镜后的最小偏向角为 2i-A 。21052,设三角棱镜的顶角为 60，折射率为 ，则最小偏向角为_30_，此时入射角为_45_。1053,有一个玻璃球，折射率为 ，现在有一束光线射到球表面，若入射角为 60，则3折射光线和反射光线的夹角为_90_。1054 玻璃棱镜的折射率 n2，如果光线垂直从一个侧面入射，而在另一个侧面没有光线的折射，所需要棱镜的最小顶角为_30_。1055,一置于空气中的三棱镜，顶角为 A，折射率为

12、n，从棱镜一面入射的光线不能从另一面射出的相应的入射光线的最大入射角为_90_。1056,在新笛卡尔符号法则中，习惯上取光线的方向为自左向右，对于线段和角度的符号规定：1.主轴上的线段从主点算起，顺着入射光线方向的为_正_,逆着入射光线方向的为_负_；2，垂直于主轴的线段从主轴算起，上方为_正_,下方为_负_；3,光线的角度从主轴算起，一律用锐角量度，顺时针方向转到光线的为_正_,逆时针方向转到光线的为_负_。1057,光线在不同介质界面反射时，若入射角为 i，反射角为 i，在符号法则中，反射定律的数学表达式为_ _或_ _。sinsn1058,曲率半径为 R 的球面镜的焦距为 _R/2_,若

13、将球面镜浸于折射率为 n 的液体中，其焦距是_R/2_ _。1059,半径为 24cm 的凹面镜，浸没在水（n4/3）中，它的焦距是_12cm_。1060,球面镜的物距为 s，象距为 ，则系统的横向放大率为_ _。1061,球面镜的物距为 s，象距为 ，则系统的角放大率为_ _。1062,球面镜的物距为 s，象距为 ，则系统的横向放大率为 _ _。 s-1063. 空气中，半径为 R，折射率为 1.5 的玻璃半球，球面向右，其象方焦点距球面顶点_2R_。1064. 空气中，半径为 R，折射率为 1.5 的玻璃半球，球面向右，其象方焦点距平面_2R_。1065. 空气中，半径为 5 cm，折射率

14、为 1.5 的玻璃半球，球面向左，其象方焦点距平面_10cm_。1066. 空气中的凸透镜对实物所成的实象都是_倒立的_的。1067. 实物位于凸透镜的物方焦点以内，一定成_正立_、_放大_的虚像。1068. 空气中的凸透镜对实物所成的虚像都是_正立_、_放大_的。1069. 已知折射率 n=1.5 的双凸透镜在空气中焦距为 50 cm，把它浸在折射率为 n0 的透明液体中时，测得焦距为 250 cm，则该液体介质的折射率为_5.0_。1070. 将折射率为 n=1.5 的薄透镜浸没在折射率为 的水中，则薄透镜的焦距等于43n空气中的焦距的_8/9_ _倍。1071. 将折射率为 n 的薄透镜

15、浸没到折射率为 n， 的介质中，则薄透镜在液体中的焦距与空气中的焦距之比为_n ， /n_。1072. 共轴球面的系统的主点定义为主轴上_横向放大率为 1 的一对共轭点_；节点定义为主轴上_角放大率为一的一对共轭点_。1073. 通过物方主点 H 的光线，必通过象方_主点_，且横向放大率为_1_。1074. 共轴球面系统主轴上物方无限远点的共轭点定义为_像方焦点_；象方无限远点的共轭点定义为_物方焦点_。三、简答题：3038 “物像之间的等光程性”是哪个原理的推论？答：费马原理3039最简单的理想光学系统是什么光学元件？答：平面镜3040什么是全反射？答：当光从光密介质入射到光疏介质时入射角大

16、于临界角时光线将全部发生反射3041光学纤维的工作原理是什么？其数值孔径通常怎样表示？答：全反射原理，其数值孔表示为 21arcsin3042棱镜主要有哪些应用？答：作色散元件和转向元件3043几何光学的符号法则是如何规定的？答：新笛卡尔符号法则中，习惯上取光线的方向为自左向右，对于线段和角度的符号规定：1.主轴上的线段从主点算起，顺着入射光线方向的为_正_,逆着入射光线方向的为_负_；2，垂直于主轴的线段从主轴算起，上方为_正_,下方为_负_；3,光线的角度从主轴算起，一律用锐角量度，顺时针方向转到光线的为_正_,逆时针方向转到光线的为_负_3044近轴光线条件下球面反射、折射的物像公式各如

17、何表示？答：1sf1fs3045什么是共轴光具组？答：组成该光具组的光学元件的顶点和曲率中心都在同一直线上3046近轴条件下薄透镜的成像公式及横向放大率如何表示？答：1fss3047薄透镜的会聚和发散性质主要与什么因素有关？答：与透镜两侧的介质的折射率有关3048近轴物点近轴光线成像的条件是什么？答：光线近轴、物点近轴3049最简单的理想光具组是什么光学元件？答：平面镜3050在理想光具组里主要研究哪些基点和基面？答：主点、焦点、节点，主平面、焦平面、四、计算题：4004高 6 cm 的物体距凹面镜顶点 12 cm ，凹面镜的焦距是 10 cm ，试求像的位置及高度。解：由代入数据得-1sf

18、60scm而h34010有一理想光具组置于空气中，如图所示，已知焦距 ，物高为 1cm，2fcm物距为 6cm。分别用作图法和计算法求像的位置、大小和倒正。由代入数据得1fs6scm4051眼睛 E 和物体 PQ 之间有一块折射率为 1.5 的比例平板，平板厚度 d 为 30cm。求物体 PQ 的像 P/Q/与物体 PQ 之间的距离 d2 为多少?1.5nN .Q Q P P E 2dd解：.由题意做得光路图如下由图知 pp即为物与像的距离，由几何关系易知 pp=KE=IH，而 IH=IGHGIG=d 、 HG=JG/tanGHJ 而 JG=IGtanHIJ 、易知 GHJ=QIk由折射公式可

19、得 即可推出nsikHIJQHIJQIcoskn1d-考虑到物体距玻璃较远所以 和 J很小，因此=1所以 IH=d(1-1/n)=10cm4052玻璃棱镜的折射棱角 A 为 600，对某一波长的光其折射率 n 为 1.6，计算：(1)最小偏向角;(2)此时的入射角；（3）能使光线从 A 角两侧透过棱镜的最小入射角。解：(1)由 则 2sin08.026sin00538.arcsin046(2) A-i0053i(3)当入射光线的经过棱镜一侧折射后在棱镜的另一侧发生全反射，则光线不能通过棱镜。 此时有而 n1iarcs20239i A2i021i即所求最小入射角si21015i4054高 5cm 的物体距凹面镜顶点 12cm，凹面镜的焦距是 10cm，求像的位置及高度，并作光路图。解：由代入数据得 s=-60cm1sf由h25cm4055欲使有无穷远发出的近轴光线通过透明球体并成像在左右半球面的顶点处，问这透明球体的折射率为多少?解：设球半径为 r 折射率为 n，由透镜像方焦距公式122/fr