高中物理奥赛几何光学训练题VIP免费

积盾市安家阳光实验学校物理奥赛几何光学训练题1.两个焦距分别是f1和f2的薄透镜L1和L2，相距为d，被共轴地安置在光具座上。1.若要求入射光线和与之对的出射光线相互平行，问该入射光线满足什么条件？2.根据所得结果，分别画出各种可能条件下的光路示意图。2．有一放在空气中的玻璃棒，折射率n＝1.5，中心轴线长Ｌ＝45cm，一端是半径为Ｒ1＝10cm的凸球面．1．要使玻璃棒的作用相当于一架理想的天文望远镜（使主光轴上无限远处物成像于主光轴上无限远处的望远系统），取中心轴线为主光轴，玻璃棒另一端磨成什么样的球面？2．对于这个玻璃棒，由无限远物点射来的平行入射光束与玻璃棒的主光轴成小角度φ１时，从棒射出的平行光束与主光轴成小角度φ２，求φ２／φ１（此比值于此玻璃棒望远系统的视角放大率）．3．薄凸透镜放在空气中时，两侧焦点与透镜中心的距离相。如果此薄透镜两侧的介质不同，其折射率分别为n1和n2，则透镜两侧各有一个焦点（设为F1和F2），但F1、F2和透镜中心的距离不相，其值分别为f1和f2。现有一个薄凸透镜L，已知此凸透镜对平行光束起会聚作用，在其左右两侧介质的折射率及焦点的位置如图所示。1．试求出此时物距u，像距v，焦距f1、f2四者之间的关系式。2．若有一傍轴光线射向透镜中心，已知它与透镜主轴的夹角为1，则与之相的出射线与主轴的夹角2多大？3．f1，f2，n1，n2四者之间有何关系？4．如图所示，一半径为R、折射率为n的玻璃半球，放在空气中，平表面半径为h0的区域被涂黑．一平行光束垂直入射到此平面上，正好覆盖整个表面．Ox为以球心O为原点，与平而垂直的坐标轴．通过计算，求出坐标轴Ox上玻璃半球右边有光线通过的各点（有光线段）和无光线通过的各点（无光线段）的点的坐标．5.目前，大功率半导体激光器的主要结构形式是由许多发光区距离地排列在一条直线上的长条状，通常称为激光二极管条．但这样的半导体激光器发出的是很多束发散光束，光能分布很不集中，不利于传输和用．为了解决这个问题，需要根据具体用的要求，对光束进行必需的变换（或称整形）．如果能把一个半导体激光二极管条发出的光变换成一束很细的平行光束，对半导体激光的传输和用将是非常有意义的．为此，有人提出了先把多束发散光会聚到一点，再变换为平行光的方案，其基本原理可通过如下所述的简化了的情况来说明．如图，S1、S2、S3是距离（h）地排列在一直线上的三个点光源，各自hS1向垂直于它们的连线的同一方向发出hS2S3z半顶角为=arctanL14的圆锥形光束．请使用三个完全相同的、焦距为f=1.50h、半径为r=0.75h的圆形薄凸透镜，经加工、组装成一个三者在同一平面内的组合透镜，使三束光都能投射到这个组合透镜上，且经透镜折射后的光线能会聚于z轴（以S2为起点，垂直于三个点光源连线，与光束中心线方向相同的射线）上距离S2为L=12.0h处的P点．（加工时可对透镜进行外形的改变，但不能改变透镜焦距．）1．求出组合透镜中每个透镜光心的位置．2．说明对三个透镜如何加工和组装，并求出有关数据．6.封闭的车厢中有一点光源vRS，在距光源l处有一半径为SrlO1O2r的圆孔，其圆心为O1，光OxA源一直在发光，并通过圆孔射出．车厢以高速v沿固在水平地面上的x轴正方向匀速运动，如图所示．某一时刻，点光源S恰位于x轴的原点O的正上方，取此时刻作为车厢参考系与地面参考系的时间零点．在地面参考系中坐标为xA处放一半径为R（R>r）的不透光的圆形挡板，板面与圆孔所在的平面都与x轴垂直．板的圆心O2、S、O1都高，起始时刻经圆孔射出的光束会有从挡板周围射到挡板后面的大屏幕（图中未画出）上．由于车厢在运动，将会出现挡板将光束完全遮住，即没有光射到屏上的情况．不考虑光的衍射．试求：1．车厢参考系中（所测出的）刚出现这种情况的时刻．2．地面参考系中（所测出的）刚出现这种情况的时刻．参考答案一、在图所示的光路图中，入射光AB经透镜L1折射后沿BC射向L2，经L2折射后沿CD出射。AB、BC、CD与透镜主轴的交点分别为P、P和P，如果P为物点，因由P沿主轴射O1的光线方向不变，由透镜性质可知，P为P经过L1所成的像，P为P经L2所成的像，因而图中所示的u1...