思維特訓(xùn)(六)　光的折射、色散、透鏡的作圖問題

1、.思維特訓(xùn)六光的折射、色散、透鏡的作圖問題|典|例|分|析| 作圖解決光的折射問題例 1如圖6TX1所示是軍事觀察孔，虛線表示空氣孔的觀察范圍，如今在孔里嵌入玻璃磚后，觀察范圍將圖6TX1A變大B變小C不變 D無法確定解析 嵌入玻璃磚后，眼睛通過玻璃磚看到的范圍如圖6TX2所示。從圖中可以看出，嵌入玻璃磚后觀察范圍變大。圖6TX2答案 A 作圖解決透鏡問題例 2上海第25屆物理競賽在做光學(xué)實(shí)驗(yàn)時(shí)，某同學(xué)需要將一束平行光的寬度放大為原來的2倍，于是他在光束途徑中放置了由兩片透鏡組成的透鏡組來到達(dá)此目的，如圖6TX3所示。假設(shè)其中一片透鏡是焦距為f的凸透鏡，那么：1假如另一片透鏡采用的是凸透鏡，那

2、么其焦距應(yīng)為多少？應(yīng)置于何處？請作圖說明。2假如另一片透鏡采用的是凹透鏡，那么其焦距應(yīng)為多少？應(yīng)置于何處？請作圖說明。圖6TX3解析 解決此類問題時(shí)首先是畫出對應(yīng)的光路圖，再進(jìn)展相應(yīng)的數(shù)學(xué)計(jì)算。答案 1有兩種方法：放置一個(gè)焦距為2f的凸透鏡，放置在第一片后3f處，如圖6TX4所示。圖6TX4放置一個(gè)焦距為的凸透鏡，放置在第一片前f處，如圖6TX5所示。圖6TX52放置一個(gè)焦距為的凹透鏡，放置在第一片前處，如圖6TX6所示。圖6TX6|思|維|集|訓(xùn)|1假設(shè)地球外表不存在大氣層，那么人們觀察到的日出時(shí)刻與實(shí)際存在大氣層的情況相比A將延后B將提早C不變D在某些地區(qū)將提早，在另一些地區(qū)將延后2宇航員

3、登上月球后，抬頭仍能看到一輪紅日，但其周圍的景象應(yīng)是A一片黑夜，能看見星星，但不閃爍B一片亮堂，無法看見星星C一片黑夜，能看見星星，且星星閃爍D一片天藍(lán)色，能看見地球和星星3如圖6TX7所示是兩個(gè)并排而且深度一樣的水池，一個(gè)裝水，另一個(gè)未裝水。在兩池的中央各豎立著一支長度一樣且比池深略高的標(biāo)桿。當(dāng)陽光斜照時(shí)就會(huì)在池底形成桿的影子，以下說法中正確的選項(xiàng)是圖6TX7A未裝水的池中標(biāo)桿影子較長B裝水的池中標(biāo)桿影子較長C裝水的池中標(biāo)桿沒有影子D兩池中標(biāo)桿影子長度一樣4如圖6TX8所示，甲、乙是兩塊一樣的平行玻璃板，一束光線斜射到甲板的下外表，通過兩塊玻璃板后的傳播方向可能為圖6TX8AaBbCcDd5

4、如圖6TX9所示，在水中有一空氣泡三棱鏡，一條光線程度射到棱鏡的一個(gè)面上時(shí)，此光線通過棱鏡后光路的方向?qū)D6TX9A不變 B折向棱鏡底邊C折向棱鏡頂角 D無法斷定6一條光線通過在水中的球形空氣泡，表示出射光線的可能是圖6TX10中的圖6TX10AaBbCcDd7在一個(gè)不透明的木板上，鉆一個(gè)小孔，用眼睛通過小孔可以觀察到一定的范圍，如圖6TX11甲所示。在小孔中嵌入一定形狀的玻璃制品，可以擴(kuò)大觀察范圍。那么在圖乙中的四個(gè)截面中可以獲得最大觀察范圍的是圖6TX118放在凸透鏡主光軸上焦點(diǎn)以內(nèi)的點(diǎn)光源S發(fā)出的光，通過凸透鏡后的光路如圖6TX12所示，那么以下說法中正確的選項(xiàng)是圖6TX12A凸透鏡可以

5、對光線起發(fā)散作用B凸透鏡只對平行于主光軸的光線起會(huì)聚作用C通過凸透鏡后的光線是發(fā)散的，因此凸透鏡的作用是對光線起發(fā)散作用D通過凸透鏡后的光線發(fā)散程度比原來小，仍然是會(huì)聚的一種表現(xiàn)9. 如圖6TX13所示，遮光板A與光屏B平行放置且相距為d。在A的中央挖一直徑為d1的圓孔，并在孔內(nèi)嵌入與孔等大的薄透鏡L?，F(xiàn)有一束平行光垂直照射遮光板，在光屏上形成了一個(gè)直徑為d2的圓形光斑，那么該透鏡的焦距大小不可能為圖6TX13A.B.C. D.10如圖6TX14所示，在注有清水的試管內(nèi)留有一稍大的空氣泡，使太陽光從試管的正上方向下照，觀察試管下方的白紙，可以發(fā)現(xiàn)白紙上與空氣泡相對應(yīng)的位置上，有一橢圓黑影，而其

6、他部分竟是一條與試管平行的亮線。這是因?yàn)樵嚬艹錆M水的地方相當(dāng)于_透鏡，而氣泡與周邊的水組成_透鏡。假如把白紙從靠近試管向下挪動(dòng)到較遠(yuǎn)處，亮線的粗細(xì)將如何變化？_。圖6TX1411為判別直徑一樣的兩透鏡的類型，小明分別將它們正對太陽，把一張紙放在它們的下方，在紙上得到相應(yīng)的光斑，透鏡與光斑的大小如圖6TX15所示。其中形成甲光斑的_選填“一定“可能或“一定不是凸透鏡，形成乙光斑的_選填“一定“可能或“一定不是凹透鏡。圖6TX1512科學(xué)家研制出一種新材料，以下簡稱“N材料。當(dāng)光線從空氣中以60°入射角傾斜射入“N材料時(shí)，發(fā)現(xiàn)折射光線竟然和入射光線位于法線的同側(cè)！且此時(shí)折射角為45

7、76;，同光陰路是可逆的。如圖6TX16所示，將一塊“N材料板豎直放置，光線PQ以圖示角度從空氣射入該材料，AB、CD兩外表平行。畫出光線經(jīng)“N材料后，從CD面射出的光路標(biāo)明相關(guān)角度。圖6TX1613實(shí)驗(yàn)中有時(shí)需要將一束粗平行光變成細(xì)平行光，這可以利用兩塊透鏡的組合來解決。請?jiān)趫D6TX17所示的兩個(gè)虛線框中各畫出一種組合方式要在圖中畫清光束粗細(xì)的變化，分別寫出兩塊透鏡間的間隔 s跟兩塊透鏡的焦距f1第一塊透鏡、f2第二塊透鏡的關(guān)系。s_ s_甲 乙圖6TX1714小雷對凸透鏡焦距與制成凸透鏡的材料種類、凸透鏡凸起程度的關(guān)系進(jìn)展了探究實(shí)驗(yàn)：圖6TX18次數(shù)123材料玻璃玻璃水晶凸起程度較小較大較

8、大焦距/cm8.04.01他第1次測量焦距的實(shí)驗(yàn)如圖6TX18甲所示，那么測得的焦距為_cm。2由1、2次的實(shí)驗(yàn)可得出的結(jié)論是_。3小雷回想起白光經(jīng)三棱鏡后，光屏上自上而下出現(xiàn)了紅、橙、黃、綠、藍(lán)、靛、紫的色帶如圖乙所示，受此啟示，于是他分別用紅光和藍(lán)光來進(jìn)展圖甲的實(shí)驗(yàn)，結(jié)論是：對同一凸透鏡，_光入射時(shí)焦距短些。詳解詳析1A解析 假如地球外表不存在大氣層，太陽光將在真空中沿直線傳播，由于地球是圓形的，所以只有太陽升到某一位置時(shí)人們才能觀察到；而正因?yàn)榈厍蛲獗砩嫌写髿鈱?，陽光射入大氣層光陰線會(huì)發(fā)生偏折，所以人們可以提早觀察到日出。假如地球外表不存在大氣層，那么觀察到的日出時(shí)刻與實(shí)際存在大氣層時(shí)的

9、情況相比將延后。2A解析 月球周圍沒有使光發(fā)生反射的物體，也就沒有反射光進(jìn)入人的眼睛，所以周圍一片黑暗，只有太陽光或星光直線傳播到的地方是亮的。月球上沒有空氣，光傳播時(shí)就不會(huì)發(fā)生折射，因此星星也就不再閃爍。由此可知，宇航員登上月球后，抬頭可看見天上一輪紅日，但周圍的景象是一片黑暗，看見星星，但不閃爍。3A解析 沒有裝水的情況下，光是沿直線傳播的，在桿的左面會(huì)形成桿的影子；對于裝水的情況來說，從桿的頂端射來的光線到達(dá)水面處會(huì)發(fā)生折射，在水中的折射角小于入射角，即折射光線比沿直線傳播的情況更靠近桿，因此此時(shí)影子的長度會(huì)變短。4B解析 當(dāng)光線從空氣斜射入玻璃時(shí)，根據(jù)光的折射規(guī)律可知，折射角小于入射角

10、，所以折射光線比入射光線靠近法線；當(dāng)光線從玻璃斜射入空氣時(shí)，折射角大于入射角，最后的折射光線與原來的入射光線平行，并向入射光線的傳播方向上方挪動(dòng)。此題是經(jīng)過兩塊玻璃磚，光線發(fā)生了兩次同向側(cè)平移。5C解析 光先從水斜射入空氣，折射角大于入射角，光線會(huì)遠(yuǎn)離法線；光線再從空氣射向水中時(shí)，折射角小于入射角，光線會(huì)靠近法線，折向棱鏡頂角，如下圖。6B解析 界面入射點(diǎn)處的法線是入射點(diǎn)與圓心的連線。7D解析 根據(jù)凹透鏡對光線有發(fā)散作用可知在圖中的四個(gè)截面中可以獲得最大觀察范圍的是D。8D解析 凸透鏡對光線有會(huì)聚作用，是指光通過凸透鏡后向靠攏主光軸的方向偏折，不是指通過透鏡后的光變成會(huì)聚光；由于通過凸透鏡的光

11、線向靠攏主光軸的方向偏折，所以發(fā)散的光線通過凸透鏡后，發(fā)散程度一定會(huì)比原來小。D選項(xiàng)正確。9B解析 假設(shè)為凸透鏡，有兩種情況：一種是焦距小于d，那么有，解得f，選項(xiàng)A正確；另一種是焦距大于d，那么有，解得f，選項(xiàng)D正確。假設(shè)為凹透鏡，那么有，解得f，選項(xiàng)C正確。10凸凹先變細(xì)再變粗解析 1圓柱形試管充滿水的地方，中間比邊緣厚，是水凸透鏡，凸透鏡對光線有會(huì)聚作用，會(huì)聚成一條亮線。2由于氣泡的存在，氣泡與其周邊的水形成中間薄、邊緣厚的凹透鏡，凹透鏡對光線有發(fā)散作用，在氣泡的下面對應(yīng)的位置有橢圓黑影。3亮線的位置相當(dāng)于焦點(diǎn)的位置，假如把白紙從靠近試管向下挪動(dòng)過程中，經(jīng)過焦點(diǎn)時(shí)亮線最細(xì)；從焦點(diǎn)處向下繼

12、續(xù)挪動(dòng)時(shí)，亮線變粗，是因?yàn)楣饩€繼續(xù)由焦點(diǎn)的位置向前沿直線傳播。11一定可能解析 光斑小于透鏡大小，那么光斑一定是光經(jīng)凸透鏡會(huì)聚后形成的；光斑大于透鏡大小，那么光斑可能是光經(jīng)過凹透鏡直接發(fā)散而成，也可能是經(jīng)過凸透鏡先會(huì)聚成焦點(diǎn)后繼續(xù)沿直線傳播大于一倍焦距的間隔 后形成的。12如下圖解析 過入射點(diǎn)Q作出法線，由圖可知，入射光線與“N材料的AB面成30°角，那么入射角為90°30°60°，根據(jù)當(dāng)光線從空氣中以60°入射角傾斜射入“N材料時(shí)，折射光線和入射光線位于法線的同側(cè)，且此時(shí)折射角為45°，在“N材料內(nèi)部作出折射光線，交DC面于點(diǎn)E；再根據(jù)光路是可逆的作出從CD面射出的折射光線EF，此時(shí)折射角為60°，如下圖。13如下圖sf1f2 sf1f2甲乙解析 1當(dāng)最下面的出射光線與最上面的入射光線相對應(yīng)時(shí)，光線經(jīng)過第一個(gè)凸透鏡折射后要會(huì)聚于一點(diǎn)，即其右焦點(diǎn)；此時(shí)的光線要過第二個(gè)凸透鏡的左焦點(diǎn)，然后平行射出才會(huì)出現(xiàn)圖甲所示的現(xiàn)象。 假設(shè)設(shè)第一個(gè)凸透鏡的焦距為f1，第二個(gè)凸透鏡的焦距為f2，由此可知兩塊透鏡間的間隔 s跟兩個(gè)透鏡的焦距f1、f2的關(guān)系是sf1f2。2當(dāng)上、下方的入射光線和