应用光学知识点期末考试习题含答案

应用光学知识点期末考试习题含答案一、选择题1.已知玻璃的折射率为1.5，光在真空中的传播速度为c，则光在该玻璃中的传播速度为（）A.1.5B.C.cD.无法确定答案：B解析：根据折射率公式n=（其中n为折射率，c为光在真空中的速度，v为光在介质中的速度），可得v=，已知n=2.一个薄透镜的焦距为f，当物距u=A.正立、放大的虚像B.倒立、放大的实像C.正立、等大的虚像D.倒立、等大的实像答案：D解析：根据薄透镜成像公式+=（u为物距，v为像距，f为焦距），当u=2f时，3.一束光从空气射向玻璃，入射角为，折射角为，则玻璃的折射率为（）A.B.C.D.答案：B解析：根据折射定律n=（i为入射角，r为折射角），已知i=，r=4.对于一个凹透镜，下列说法正确的是（）A.只能成虚像B.只能成实像C.既能成实像也能成虚像D.不能成像答案：A解析：凹透镜对光线有发散作用，根据凹透镜成像规律，无论物体放在何处，经凹透镜折射后，光线都不能会聚成实像，只能成正立、缩小的虚像。5.当光线从光密介质射向光疏介质时，若入射角大于临界角，则会发生（）A.折射现象B.反射现象C.全反射现象D.以上都不对答案：C解析：当光线从光密介质射向光疏介质时，存在一个临界角C，当入射角i>二、填空题1.光的传播遵循的基本定律有______、______、______和______。答案：光的直线传播定律；光的独立传播定律；光的反射定律；光的折射定律解析：光在均匀介质中沿直线传播，这是光的直线传播定律；不同光源发出的光在空间某点相遇时，各光束独立传播，这是光的独立传播定律；反射光线位于入射光线和法线所决定的平面内，反射光线和入射光线分居法线两侧，反射角等于入射角，这是光的反射定律；折射光线位于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法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦之比为一常数，这是光的折射定律。2.薄透镜成像公式为______，其中物距u、像距v和焦距f的正负规定为：物距u以______为起点，沿光线传播方向为______，反之为______；像距v以______为起点，沿光线传播方向为______，反之为______；凸透镜焦距f为______，凹透镜焦距f为______。答案：+=解析：这是薄透镜成像公式及各参数正负规定的基本内容。物距是物体到薄透镜光心的距离，像距是像到薄透镜光心的距离，凸透镜对光线有会聚作用，焦距为正，凹透镜对光线有发散作用，焦距为负。3.全反射的条件是：（1）______；（2）______。答案：光线从光密介质射向光疏介质；入射角大于临界角解析：只有当光线从光密介质射向光疏介质时，才有可能发生全反射现象，并且入射角要大于临界角，才会真正发生全反射。4.光学系统的物方焦点F和像方焦点的定义分别为：物方焦点F是______的物点位置；像方焦点是______的像点位置。答案：发出的光线经光学系统后平行于光轴射出；平行于光轴的光线经光学系统后会聚（或反向延长会聚）的解析：物方焦点是一个特殊的物点，从该点发出的光线经过光学系统后会平行于光轴射出；像方焦点是平行于光轴的光线经过光学系统后会聚（凸透镜）或反向延长会聚（凹透镜）的点。5.已知一个透镜的焦距f=10cm，当物距u=15cm时，像距答案：30；倒立、放大的实像解析：根据薄透镜成像公式+=，已知f=10cm，u=15cm，则+三、简答题1.简述光的折射定律，并说明其在实际生活中的应用。答案：光的折射定律内容为：折射光线位于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法线两侧，入射角的正弦与折射角的正弦之比为一常数，即=（i为入射角，r为折射角，为第二种介质相对于第一种介质的相对折射率）。在实际生活中的应用有很多，例如：放大镜：利用凸透镜对光线的折射作用，当物体放在凸透镜的一倍焦距以内时，成正立、放大的虚像，方便人们观察微小物体。照相机：通过镜头（凸透镜）对光线的折射，将远处的物体成像在底片上，形成倒立、缩小的实像。显微镜：由物镜和目镜组成，物镜将微小物体成放大的实像，目镜再将这个实像进一步放大成虚像，利用了光的折射原理来实现对微小物体的观察。望远镜：也是利用光的折射，将远处的物体拉近成像，方便人们观察天体等远距离物体。2.说明薄透镜成像的特点，并画出当物距u>答案：薄透镜成像特点如下：凸透镜成像特点：当u>2f当u=2f当f<u<当u=当u<凹透镜成像特点：无论物体放在何处，都成正立、缩小的虚像，像与物在透镜同侧。当物距u>画出主光轴、凸透镜（用两条垂直于主光轴的短线表示）和光心O。在主光轴上标记出物方焦点F和像方焦点，且OF=在主光轴上方画一个箭头表示物体AB，使A点到光心的距离u从物体A点发出两条特殊光线：一条平行于主光轴，经过凸透镜折射后通过像方焦点；另一条通过光心O，传播方向不变。这两条折射光线的交点就是物体A点的像。过点作垂直于主光轴的线段，就是物体AB的像，像为倒立、缩小的实像。3.什么是光学系统的基点和基面？并列举出常见的基点和基面。答案：光学系统的基点和基面是用于简化光学系统成像分析的特殊点和特殊面。常见的基点和基面如下：基点：物方焦点F和像方焦点：物方焦点F是发出的光线经光学系统后平行于光轴射出的物点位置；像方焦点是平行于光轴的光线经光学系统后会聚（或反向延长会聚）的像点位置。物方主点H和像方主点：物方主点和像方主点是一对共轭点，且横向放大率β=+物方节点N和像方节点：物方节点和像方节点是一对共轭点，且角放大率γ=+基面：物方主平面Q和像方主平面：分别过物方主点H和像方主点且垂直于主光轴的平面。物方焦平面和像方焦平面：分别过物方焦点F和像方焦点且垂直于主光轴的平面。四、计算题1.一个凸透镜的焦距为15cm，物体放在距离凸透镜25cm处，求像的位置、大小和性质。解：已知凸透镜焦距f=15cm，物距根据薄透镜成像公式+=+=解得v=横向放大率β=因为像距v>0，所以成实像；又因为答：像的位置在距离凸透镜37.5cm处，像比物大1.5倍，像的性质为倒立、放大的实像。2.一束光从玻璃射向空气，玻璃的折射率为1.5，求玻璃对空气的临界角。若入射角为，判断是否会发生全反射现象。解：根据临界角公式sinC=（为光密介质折射率，为光疏介质折射率），已知玻璃折射率