第8点 解读几何光学的基本原理及应用.docx

第8点解读几何光学的基本原理及应用几何光学就是以光线为工具，研究光的传播规律.解几何光学的题目，首先根据几何光学的基本原理画出光路图，然后利用几何关系找出相应的边、角关系.几何光学研究的是光线传播的规律，主要包括五条基本规律.1 .光的直线传播规律2 .光的反射定律光的反射定律可包括两点：(1)反射光线跟入射光线、法线在同一平面内；反射光线、入射光线分居在法线两侧.可记作：“三线共面，法(线)居中间(2)反射角等于入射角.可见，对于一条确定的入射光线，反射光线是唯一的.3 .光的折射定律折射光线在入射光线和法线决定的平面内；折射光线、入射光线分居法线两侧；入射角的正弦与折射角的正弦成正比.用公式表示为=粤粤，其中仇为光线在真空中与法线的夹角，sin(72仇为光线在介质中与法线的夹角.4 .光的全反射规律发生全反射的临界条件是：(1)由光密介质射向光疏介质；(2)入射角。三临界角C其中sinC=：.5 .光的可逆原理无论在反射、折射和直线传播中，光路都是可逆的.【对点例题】如图1所示，平静湖面岸边的垂钓者的眼睛恰好位于岸边P点正上方A=0.6m高度处，浮标。离P点S1.=O.8m远，水平，鱼饵灯M在浮标的正前方S2=1.2m处的水4下，垂钓者发现鱼饵灯刚好被浮标挡住，已知水的折射率=Q,光在真空中的速度C=3X1()8InZS.求：图1鱼饵灯离水面的深度h2;(2)光线在水中传播的时间t.解题指导(1)设入射角、折射角分别为八。作出光路图如图所示，则有：Sin=J,sin言育根据光的折射定律可知：=而;，联立并代入数据得z2=1.6m.c3(2)光在水中的传播速度为：v=c光线在水中传播的距离为：s=S21+h22=y1.22+1.62m=2m.光线在水中传播的时间为：q2_t=-=s8.9×IO-9s3X1.O8答案(1)1.6m(2)8.9×109s如图2所示，一束激光垂直于AB面照射到折射率扑=2的等腰透明介质上，光在真空中的传播速度为C求：图2光在该介质中传播的速度；激光在该介质AC面上发生全反射，ZA的最小值.答案(诙30。cc1解析(1)根据公式o=/导光在该介质中传播的速度为O=1c(2)设光线射到AC面上的入射角为火要使激光在该介质AC面上发生全反射，。最小等于临界角C由sinC=:得sinC=,C=30°,所以最小为30°,由几何知识可知，ZA=af故NA的最小值为30°.