高中物理专题17：几何光学
高考物理 知识大全十七 几何光学
十七、几何光学 在同一均匀介质中 沿直线传播 （影的形成、小孔成像等）光的反射定律光的反射 分类（镜面反射、漫反射）光 平面镜成像特点（等大、对称）光的折射定律（ri n sin sin ） 光从一种介质 光的折射 棱镜（出射光线向底面偏折）进入另一种介质 色散（白光色散后七种单色光）定义及条件（由光密介质进入光疏介质、入射角大于临界角）全反射 临界角（C ＝arcsin n1） 全反射棱镜（光线可以改变900、1800）1、光的直线传播⑴光源：能够自行发光的物体叫光源。
光源发光过程是其他形式能(如电能、化学能、原子核能等)转化为光能的过程。
⑵光线：研究光的传播时，用来表示光的行进方向的直线称光线。
实际上光线并不存在，而是对实际存在的一束很窄光束的几何抽象。
光束：是一束光，具有能量。
有三种光束，即会聚光束，平行光束和发散光束。
⑶光的直线传播定律：光在均匀、各向同性介质中沿直线传播。
如小孔成像、影、日食、月食等都是直线传播的例证。
⑷光的传播速度：光在真空中的传播速度c =3×108m ／s ，光在介质中的速度小于光在真空中的速度。
一、知识网络 二、画龙点睛概念⑸影：光线被不透明的物体挡住，在不透明物体后面所形成的暗区称为影。
影可分为本影和半影，在本影区内完全看不到光源发出的光，在半影区内只能看到部分光源发出的光。
如果光源是点光源，则只能在不透明物体后面形成本影；若不是点光源，则在不透明物体后面同时形成本影和半影。
影的大小决定于点光源、物体和光屏的相对位置。
如图A 所示，在光屏AB 上，BC 部分所有光线都照射不到叫做本影，在AB 、CD 区域部分光线照射不到叫做半影。
A B如图B 所示，地球表面上月球的本影区域可以看到日全食，在地球上月球的半影区域，可以看到日偏食。
如图C 所示，如地球与月亮距离足够远，在A 区可看到日环食.C例题：如图所示，在A 点有一个小球，紧靠小球的左方有一个点光源S 。
高二物理几何光学知识点
高二物理几何光学知识点
高二物理中的几何光学部分主要包括以下几个核心知识点：
1. **光的直线传播定律**：在均匀介质中，光沿直线传播。
这是几何光学的基本原理，也是解释影子、小孔成像等现象的基础。
2. **光的反射定律**：包括入射光线、反射光线和法线在同一平面内；入射角等于反射角。
这是研究平面镜、球面镜等反射光学元件的基础。
3. **光的折射定律（斯涅尔定律）**：入射光线、折射光线和法线在同一平面内；入射角的正弦与折射角的正弦之比为常数（即折射率），描述了光从一种介质进入另一种介质时传播方向的变化规律。
4. **全反射现象及条件**：当光线从光密介质射向光疏介质且入射角大于临界角时，会发生全反射，光线全部反射回光密介质。
5. **透镜成像原理**：主要分为薄透镜成像公式和透镜成像的性质分析，包括凸透镜（会聚透镜）和凹透镜（发散透镜）的成像特点，以及实像和虚像的概念。
6. **光学仪器**：如显微镜、望远镜的工作原理及其放大率的计算。
7. **光路可逆原理**：在相同的光学系统中，光路是可逆的，即如果光线从A 点经过光学系统到达B点，那么反过来，光线也可以从B点通过相同的光学系统到达A点。
以上就是高二物理几何光学的主要知识点，学习时需要结合实际问题进行理解和应用。
几何光学物理光学知识点
几何光学物理光学知识点光学是研究光的传播、反射、折射、干涉和衍射现象的学科。
几何光学是光学的一个分支，主要研究光的传播直线性质和光的反射、折射的基本规律。
以下是几何光学的一些重要的知识点。
1.光的传播直线性质：光的传播遵循直线传播定律，即光在一种介质中以直线传播，称为光的直线传播性质。
2.光的反射定律：光在光滑表面上发生反射时，入射角等于反射角。
3. 光的折射定律：光从一种介质进入另一种介质时，入射角、折射角和两种介质的折射率之间满足折射定律，即n1*sin(θ1)=n2*sin(θ2)，其中n1和n2分别为两种介质的折射率，θ1和θ2分别为入射角和折射角。
4.球面镜和薄透镜的成像公式：对于球面镜，成像公式为1/f=1/v+1/u，其中f为焦距，v为像距，u为物距。
对于薄透镜，成像公式为1/f=1/v-1/u。
5.凸凹透镜成像规律：凸透镜成像规律是物体距离凸透镜距离为f的位置，像无论在哪里都在凸透镜的反面，正立，放大，属于放大系统。
凹透镜成像规律是物体距离凹透镜越远，像越近，倒立，缩小，属于缩小系统。
6.光的干涉现象：光的干涉是指两束或多束光波叠加形成明暗相间的干涉条纹。
干涉分为相干光的干涉和非相干光的干涉，其中相干光干涉又分为同一光源光的干涉和不同光源光的干涉。
7.杨氏双缝干涉实验：是杨振宁做的关于光的干涉实验，实验证明了光的波动性。
8.杨氏实验的解释：杨氏双缝干涉实验的解释是光波从两个缝中通过后分别传播到屏幕上的不同位置，根据光的相位差和干涉条件，形成干涉条纹。
9.光的衍射现象：光的衍射是指光波通过一个小孔或物体边缘时，发生弯曲和扩散的现象。
根据衍射的级数，分为一级衍射、二级衍射、多级衍射。
10.衍射光栅：是利用衍射现象进行光学分析和测量的重要工具。
光栅是一种周期性结构，通过多级衍射产生许多衍射光束，形成明暗相间的衍射条纹。
11.真实像和虚像：根据物体和像的位置关系，成像可以分为真实像和虚像。
高三物理几何光学知识点
高三物理几何光学知识点光学是物理学的一个重要分支，其研究的对象是光的传播、反射、折射、干涉、衍射等现象。
而几何光学是光学中的一种研究方法，它以光的传播方向和光线的传播路径为研究对象，通过几何方法来分析和解释光的传播规律。
在高三物理学习中，几何光学是一个重要的知识点，它涉及到光的反射定律、折射定律、光的成像等内容。
下面将详细介绍高三物理几何光学的知识点。
1. 光的反射定律光的反射是光线从一种介质射入另一种介质时，发生界面反射的现象。
根据光的反射定律，入射角等于反射角，即光线入射界面的法线和反射光线的夹角相等。
这一定律在光的传播和反射过程中起到了重要的作用，也为后续的光学研究提供了基础。
2. 光的折射定律光的折射是光线从一种介质射入另一种介质时，发生界面折射的现象。
根据光的折射定律，入射角、折射角和两种介质的折射率之间存在着一定的关系。
光的折射定律可以用数学公式n1sinθ1=n2sinθ2表示，其中n1和n2分别为两种介质的折射率，θ1和θ2分别为入射角和折射角。
这一定律用于解释光在不同介质中传播的路径和角度变化。
3. 光的全反射当光从光密介质射向光疏介质时，入射角大于临界角时，将发生全反射的现象。
全反射是光折射定律的特殊情况，当入射角大于临界角时，折射角大于90°，光无法穿过界面，而是完全反射回原介质。
全反射在光纤通信等领域有重要的应用。
4. 光的成像光的成像是指光线通过光学器件（如镜子、透镜）后，在屏幕上形成清晰的像。
根据几何光学的原理，光线经过反射或折射后，会按照一定的规律在物体的背面或同侧形成像。
其中，平面镜成像和透镜成像是高三物理几何光学中的重点内容。
5. 平面镜成像平面镜是一种光学器件，其反射面为平面。
根据平面镜的特点，我们可以得出平面镜成像的规律：光线与镜面的交角等于入射角和反射角的夹角，入射光线和反射光线在镜面上对称。
根据这一规律，我们可以推导出物体到平面镜的距离等于像到平面镜的距离，而且物体和像的位置互为关于镜面的对称点。
版高中物理几何光学知识点总结归纳完整版
版高中物理几何光学知识点总结归纳完整版高中物理的几何光学主要涉及光的反射、折射和光的成像三个方面的知识。
下面是对这些知识点进行完整归纳总结的1200字以上的版本。
一、光的反射1.反射定律：入射光线、反射光线和法线三者在同一平面内，入射角等于反射角。
2.镜面反射：光线在光滑的表面上发生反射，形成镜面反射。
镜面反射的特点是：入射角等于反射角，光线在反射后保持平行。
3.图像特点：镜面反射的图像特点是：与物体呈对称，与物体等大，正立，视距相等。
二、平面镜1.焦距和焦点：平面镜的焦点是与镜中心呈等角的光线经过反射后所交于的点，与镜面的交点为焦点，并且焦点在镜面两侧等距离的位置上。
与该平面镜的焦点相应的距离叫做平面镜的焦距。
2.成像性质：平面镜成像的特点是：呈现真实、位置对称、正立、视距等大的图像，左右位置颠倒。
三、球面镜1.球面镜的分类：球面镜分为凸面镜和凹面镜两种。
2.光的折射定律：光线由空气射向球面镜，根据光的折射定律，由大到小的折射角，则光线会聚于球面镜的焦点，形成实像；由小到大的折射角，则光线会发散，无法交于焦点，形成虚像。
3.凸面镜成像：凸面镜会使光线会聚，形成实像。
当物体在焦点以外，成像为倒立、缩小、实像；当物体在焦点以内，成像为正立、放大、虚像。
4.凹面镜成像：凹面镜会使光线发散，无法交于焦点，形成虚像。
凹面镜成像的特点是：倒立、缩小、虚像。
四、薄透镜1.薄透镜的种类：薄透镜分为凸透镜和凹透镜两种。
2.透镜成像：光线经过透镜折射后形成的图像叫做透镜成像。
凸透镜成像的特点是：当物体在光轴上方，成像为倒立、缩小、实像；当物体在光轴下方，成像为正立、放大、虚像。
凹透镜成像的特点与凸透镜相反。
3.焦距和焦点：薄透镜的焦点是平行光线经过透镜折射后所交于的点，焦点的位置与透镜的光心及两个球面半径有关。
五、光的色散1.光的色散原理：光的色散是光通过多个介质界面时，不同频率的光分散出不同的方向。
色散现象是由于不同波长的光在介质中的折射率不同所引起的。
高中物理几何光学
高中物理几何光学高中物理中，光学是一个重要的分支，主要研究光的传播、反射、折射、衍射、干涉等现象。
其中，几何光学是其中的一个重要部分。
几何光学是指以光线为研究对象，研究光线在各种介质中直线传播以及在物体表面的反射、折射等现象的学科。
它主要是通过画光线图和应用几何关系来解决光学问题。
光线是由光源发出的直线状能量传播，我们通常用箭头来表示光线的方向。
光线在介质中传播时，会发生折射和反射现象。
当光线从一种介质进入另一种介质时，会发生折射现象。
折射定律是指入射光线、折射光线和法线三者在同一平面内，入射角与折射角的正弦之比为两种介质的折射率之比。
当光线在物体表面发生反射时，根据反射定律，入射光线、反射光线和法线三者在同一平面内，入射角等于反射角。
在几何光学中，还有一个重要的概念是光的焦点。
光的焦点是指光线经过折射或反射后汇聚的点。
当光线通过一定的透镜或镜面时，会集中到一个点上，这个点就叫做焦点。
透镜的焦距是指透镜的两个焦点之间的距离。
当光线经过透镜时，可以根据透镜的形状和焦距计算出光线的折射方向和位置。
在几何光学中，还有一个重要的现象是色散现象。
色散是指不同波长的光在经过介质时，由于其折射率不同而发生的偏折现象。
这个现象可以用棱镜实验来观察。
当光线经过棱镜时，会发生色散现象，不同波长的光线会分开成不同的颜色。
除了以上几个概念和现象外，几何光学中还有许多重要的知识点，如光具、光的干涉、衍射等等。
这些知识点都是非常重要的，对于理解光学的基本原理和应用具有重要的意义。
几何光学是光学中非常重要的一部分，它主要研究光线在介质中的传播、反射、折射等现象。
通过几何图形和几何关系的运用，可以解决许多光学问题。
掌握几何光学的基本原理和知识点，对于理解光学的相关内容非常重要。
高中物理经典：几何光学-经典例题精选全文完整版
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51几何光学
授课内容：
例题１、求视深。
设水下h处有一物体，从它的正上方水面观察，看到的物体的像在什么位置？设水的折射率为n。
例题2、如图一个储油桶的底面直径与高均为d，当桶内没有油时，从某点A恰能看到桶底边缘的某点B。
当桶内油的深度等于桶高的一半时，仍沿AB方向看去，恰好看到桶底上的点C，CB两点距离d/4。
求油的折射率和光在油中传播的速度。
Ａ
d
Ｂ
例题3、假设地球表面不存在大气层，那么人们观察到的日出时刻与存在大气层的情况相比（）
A、将提前
B、将延后
C、不变
D、在某些地区将提前，在另一些地区将延后。
例题4、如图所示，两块同样的的玻璃直角三棱镜ABC，两者的AC面是平行放置的，在它们之间是均匀的未知透明介质。
一单色细光束O垂直于AB面入射，在图示的出射光线中
A．1、2、3（彼此平行）中的任一条都有可能
B．4、5、6（彼此平行）中的任一条都有可能
C．7、8、9（彼此平行）中的任一条都有可能
D．只能是4、6中的某一条
例题5、例题5. 光线由介质A进入介质B，入射角小于折射角，由此可知（）
A、介质A是光密介质
B、光在介质A中的速度大些
C、介质A的折射率比介质B的小
D、光从介质A进入介质B不可能发生全反射
例题6. 如图所示，一立方体玻璃砖，放在空气中，平行光束从立方体的顶面斜射入玻璃砖，然后投射到它的一个侧面，若全反射临界角为42°，问：
（1）这光线能否从侧面射出?
（2）若光线能从侧面射出，
玻璃砖折射率应该满足何条件?
i r。
几何光学知识点
几何光学知识点光学对未来社会的发展有着十分重要的作用，几何光学是光学学科中以光线为基础，研究光的传播和成像规律的一个重要的实用性分支学科。
在几何光学中，把组成物体的物点看作是几何点，把它所发出的光束看作是无数几何光线的集合，光线的方向代表光能的传播方向。
今天为大家整理了一些关于几何光学的基础，值得收藏。
基本概念：1. 光源与发光点：从物理学的观点看，任何发光的物体都可以叫作光源。
在几何光学中，把凡是发出光线的物体，不论它本身发光体或是因为被照明而漫反射光的物体，都称为光源。
如果某光源可看成几何学上的点，它只占有空间位置而无体积和线度，则称之为发光点或点光源。
2.光线与光束：光线是表示光能传播方向的几何线。
有一定关系的一些光线的集合称为光束。
3.光波波面：光也是一种电磁波。
某一时刻其振动位相相同的点所构成的面称光波波面。
在各向同性介质中，光沿着波面法线方向传播，所以可以认为光波波面的法线就是几何光学中的光线。
与波面对应的法线束就是光束。
基本定律：几何光学以下面几个基本定律为基础：1.光的直线传播定律；2.光的独立传播定律；3.光的反射定律；4.光的折射定律；5.光的全反射现象:⑴ 光线从光密介质射向光疏介质；⑵ 入射角大于临界角。
⑶ 临界角Im:6.光传播的可逆定理：当光线沿着和原来相反方向传播时，其路径不变。
7.费马原理：在A、B两点间光线传播的实际路径，与任何其他可能路径相比，其光程为极值。
实际光路所对应的光程，或者是所有光程可能值中的极小值，或者是所有光程可能值中的极大值，或者是某一稳定值。
8.马吕斯定律：垂直于波面的光线束经过任意多次折射和反射后，出射波面仍和出射光束垂直；且入射波面和出射波面上对应点之间的光程为定值。
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高中物理专题17：几何光学
例1、 如图示是两个同种玻璃制成的棱镜,顶角α1略大于α2 ,两束单色光A 和B 分不垂直射于三棱镜后,出射光线与第二界面的夹角 β1= β2 , 那么 ( AD )
A. A 光束的频率比B 光束的小.
B.在棱镜中A 光束的波长比B 光束的短.
C.在棱镜中B 光束的传播速度比A 光束的大.
D.把两束光由水中射向空气, 产生全反射,A 光的临界角比B 的临界角大.
解: n = cos β /sin α ∵α1 ＞ α2 ∴ n 1 ＜ n 2
∴频率ν1＜ ν2 sinC=1/n ∴ C 1＞C 2
例2；91年高考. 一束光从空气射向折射率n=2的某种玻璃的表面,
如下图. i 代表入射角,那么〔 BCD 〕 (A) 当i >45°时会发生全反射现象
(B)不管入射角i 是多大,折射角r 都可不能超过45° (C) 欲使折射角r=30,应以i =45°的角度入射
(D)当入射角i =arctg 2时，反射光线跟折射光线恰好互相垂直
例3、如图示，一块用折射率n=2 的透亮材料制成的柱体，其截面为1/4圆，圆半径O a=6cm，当一束平行光垂直照耀O a面时，请作出图中代表性光线2、3通过该透亮材料的光路图〔忽略二次反射光线〕，并运算ab弧面上被照亮的弧长为多少？
解：sin C=1/n=0.5 C=30 30 °<α< 45 °全反射如图
示°对光线2：sin α=2/3=0.667 对光线3：sin β=1/3 < 0.5 β< 30 °可不能全反射如图示假设射到弧面上的光线刚能全反射那么bA弧面被照亮
∴bA =2π×r /12 = 3.14cm
1
2
3
4
例4； 如图为一个半圆形玻璃砖的截面图,O 为圆心, MM ′⊥AB, 一束单色光沿NO 方向射入,折射光线为ON ′,ON 与OM 的夹角为30°, ON ′与OM ′的夹角为 45 °,半圆形玻璃砖的半径R=3.0m, c=3.0×108 m/s,求当该单色光束沿与OM 夹角为60 °的PO 方向射入时,光在该玻璃砖中传播的时刻. 解:
临界角C=45 °∠POM ＞45 ° 发生全反射,沿OP ′方向射出
v
c
n ===
230sin 45sin s
c Rn v l t 8810221032322-⨯=⨯⨯⨯===
M
学生练习
1：03年江苏高考8
．如图，一玻璃柱体的横截面为半圆形，细的单色光束从空气射向柱体的O 点〔半圆的圆心〕，产生反射光束1和透射光束2，玻璃折射率为3，入射角为45°〔相应的折射角为24°〕，现保持入射光不变，将半圆柱绕通过O 点垂直于图面的轴线顺时针转过15°，如图中虚线所示，那么〔 B C 〕 A ．光束1转过15° B ．光束1转过30°
C ．光束2转过的角度小于15°
D ．光束2转过的角度大于15°
2、 如图示：光从A 点射入圆形玻璃，并从B 点射出，假设射出玻璃与射入玻璃的光线夹角为30°,AB 弧所对的圆心角为120°,以下讲法正确的选项是：( C ) A. 在A 点的入射角为30° B. 在B 点的入射角为45° C. 玻璃的折射率为2 D. 玻璃的折射率为3
解：光路图作，由于对称性，∠1=60 ° ∠2=15 ° ∠i =45 ∠4=∠r =∠3= 1/2 ∠1=30°
2sin30sin45sin γsin n =︒
︒
==∴i i
3：如图，a 和b 差不多上厚度平均的平玻璃板，它们之间的夹角为φ，一细光束以入射角θ从P 点射入，θ ＞ φ，此光束由红光和蓝光组成，那么当光束透过b 板后， 〔 D 〕 A ．传播方向相关于入射光方向向左偏转φ角 B ．传播方向相关于入射光方向向右偏转φ角 C ．红光在蓝光的左边 D ．红光在蓝光的右边
b 左 右
C
AOB=120
二运算题
4：光屏MN 和遮光板PQ彼此平行地竖直放置，它们相距10cm，遮光板PQ上有一直径为1cm 的圆形透光孔ab，位于遮光板左侧20cm 处有一点光源S，如图示，在点光源S下方水平放置一块平面镜使点光源发出的光通过圆孔ab后在光屏MN上形成两个光斑，两个光斑外边缘上下距离为5.5cm，作图运算平面镜距点光源的竖直距离。
解：作光路图，由相似关系AB=A1B1=1.5cm A1B=5.5cm ∴BB1 =4cm ΔBB1b ∽ΔSS1b SS1 / BB1 = SS 1/Aa=2
∴SS1 =8cm h=1/2×SS1 =4cm
5: 如图示，一束平行光照耀在半径为R的半圆柱形玻璃砖的圆柱面上，光线a是与一条半径重合的光线，该光线照耀到圆心O点与直径AB夹角为45°，且刚好发生全反射．请作图并确定出光线能从AB面射出的范畴．
答案；
B
2
2
OC
M N A B M
A1
A
B
B1
6:如图示，一不透亮的圆柱形容器内装满折射率n =2的透亮液体，容器底部正中央O点处有一点光源S，平面镜MN与底面成45°角放置，假设容器高为2dm，底面半径为〔1+ 3〕dm，OM=1dm，在容器中央正上方1dm 处水平水平放置一足够长的刻度尺，求光源S 发出的光经平面镜反射后，照耀到刻度尺上的长度。
〔不考虑容器侧壁和液面的反射〕
解：作出光路图如图示：由几何关系得：M S' = M S =1dm
S'P=3dm PQ= 3dm
答案
2dm N
AC=(1+) dm
3。