合肥一中物理競賽光學練習 六

2023-01-22 14:15:05 字數 1112 閱讀 5564

1如圖所示,一半徑為、折射率為的玻璃半球,放在空氣中,平表面**半徑為的區域被塗黑.一平行光束垂直入射到此平面上,正好覆蓋整個表面.為以球心為原點,與平而垂直的座標軸.通過計算,求出座標軸上玻璃半球右邊有光線通過的各點(有光線段)和無光線通過的各點(無光線段)的分界點的座標.

2兩個焦距分別是和的薄透鏡和,相距為,被共軸地安置在光具座上

(1). 若要求入射光線和與之對應的出射光線相互平行,問該入射光線應滿足什麼條件?

(2). 根據所得結果,分別畫出各種可能條件下的光路示意圖。

3普通光纖是一種可傳輸光的圓柱形細絲,由具有圓形截面的纖芯和包層組成,的折射率小於的折射率,光纖的端麵和圓柱體的軸垂直,由一端面射入的光在很長的光纖中傳播時,在纖芯和包層的分界面上發生多次全反射.現在利用普通光纖測量流體的折射率.實驗方法如下:讓光纖的一端(出射端)浸在流體中.令與光纖軸平行的單色平行光束經凸透鏡折射後會聚光纖入射端麵的中心,經端麵折射進入光纖,在光纖中傳播.由點出發的光束為圓錐形,已知其邊緣光線和軸的夾角為,如圖復17-6-1所示.最後光從另一端面出射進入流體.在距出射端麵處放置一垂直於光纖軸的毛玻璃屏,在上出現一圓形光斑,測出其直徑為,然後移動光屏至距光纖出射端麵處,再測出圓形光斑的直徑,如圖復17-6-2所示.

1.若已知和的折射率分別為與,求被測流體的折射率的表示式.

2.若、和均為未知量,如何通過進一步的實驗以測出的值?

4有一放在空氣中的玻璃棒,折射率n=1.5,中心軸線長l=45cm,一端是半徑為r1=10cm的凸球面.

1.要使玻璃棒的作用相當於一架理想的天文望遠鏡(使主光軸上無限遠處物成像於主光軸上無限遠處的望遠系統),取中心軸線為主光軸,玻璃棒另一端應磨成什麼樣的球面?

2.對於這個玻璃棒,由無限遠物點射來的平行入射光束與玻璃棒的主光軸成小角度φ1時,從棒射出的平行光束與主光軸成小角度φ2,求φ2/φ1(此比值等於此玻璃棒望遠系統的視角放大率).

5有一薄透鏡如圖,面是旋轉橢球面(橢圓繞長軸旋轉而成的曲面),其焦點為和;面是球面,其球心c與重合。已知此透鏡放在空氣中時能使從無窮遠處於橢球長軸的物點射來的全部入射光線(不限於傍軸光線)會聚於乙個像點上,橢圓的偏心率為e。

(1)求此透鏡材料的折射率n(要論證);

(2)如果將此透鏡置於折射率為的介質中,並能達到上述的同樣的要求,橢圓應滿足什麼條件?

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