幾何光學(xué)是借用“幾何知識(shí)來(lái)研究光的傳播問(wèn)題的.而光的傳播路線(xiàn)又是由光的基本傳播規(guī)律來(lái)確定.所以.對(duì)于幾何光學(xué)問(wèn)題.只要能夠畫(huà)出光路圖.剩下的就只是“幾何問(wèn)題了.而幾何光學(xué)中的光路通常有如下兩類(lèi): (1)“成像光路 --一般來(lái)說(shuō)畫(huà)光路應(yīng)依據(jù)光的傳播規(guī)律.但對(duì)成像光路來(lái)說(shuō).特別是對(duì)薄透鏡的成像光路來(lái)說(shuō).則是依據(jù)三條特殊光線(xiàn)來(lái)完成的.這三條特殊光線(xiàn)通常是指:平行于主軸的光線(xiàn)經(jīng)透鏡后必過(guò)焦點(diǎn),過(guò)焦點(diǎn)的光線(xiàn)經(jīng)透鏡后必平行于主軸,過(guò)光心的光線(xiàn)經(jīng)透鏡后傳播方向不變. (2)“視場(chǎng)光路 --即用光路來(lái)確定觀(guān)察范圍.這類(lèi)光路一般要求畫(huà)出所謂的“邊緣光線(xiàn) .而一般的“邊緣光線(xiàn) 往往又要借助于物點(diǎn)與像點(diǎn)的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系來(lái)幫助確定. 規(guī)律方法一. 用光的折射解釋自然現(xiàn)象現(xiàn)象一:星光閃爍與光折射由于重力的影響.包圍地球的大氣密度隨高度而變化,另外.由于氣候的變化.大氣層的各處又在時(shí)刻不斷地變化著.這種大氣的物理變化叫做大氣的抖動(dòng)．由于大氣的抖動(dòng)便引起了空氣折射率的不斷變化．我們觀(guān)望某一星星時(shí).星光穿過(guò)大氣層進(jìn)入眼睛.于是看到了星光．之后由于大氣的抖動(dòng).使空氣折射率發(fā)生變化.星光傳播的路徑便發(fā)生了改變.這時(shí)星光到達(dá)另一地點(diǎn).我們站在原來(lái)的地方就看不見(jiàn)它的光了.便形成一次閃爍．大氣的抖動(dòng)是時(shí)刻不停的.并與氣候密切相關(guān)．一般大氣抖動(dòng)明顯地大氣折射率而形成一次閃爍的時(shí)間間隔是1-4秒.所以.我們觀(guān)望星空時(shí).看到的星光是閃爍的了現(xiàn)象二:藍(lán)天.紅日與光散射光在傳播過(guò)程中.遇到兩種均勻媒質(zhì)的分界面時(shí).會(huì)產(chǎn)生反射和折射現(xiàn)象．但當(dāng)光在不均勻媒介質(zhì)中傳播時(shí).情況就不同了．由于一部分光線(xiàn)不能直線(xiàn)前進(jìn).就會(huì)向四面八方散射開(kāi)來(lái).形成光的散射現(xiàn)象．地球周?chē)煽諝庑纬傻拇髿鈱?就是這樣一種不均勻媒質(zhì)．因此.我們看到的天空的顏色.實(shí)際上是經(jīng)大氣層散射的光線(xiàn)的顏色．科學(xué)家的研究表明.大氣對(duì)不同色光的散射作用不是“機(jī)會(huì)均等的.波長(zhǎng)短的光受一的散射最厲害．當(dāng)太陽(yáng)光受到大氣分子散射時(shí).波長(zhǎng)較短的藍(lán)光被散射得多一些．由于天空中布滿(mǎn)了被散射的藍(lán)光.地面上的人就看到天空呈現(xiàn)出蔚藍(lán)色．空氣越是純凈.干燥.這種蔚藍(lán)色就越深.越艷．如果天空十分純凈.沒(méi)有大氣和其他微粒的散射作用.我們將看不到這種璀璨的藍(lán)色．比如在2萬(wàn)米以上的高空.空氣氣體分子特別稀薄.散射作用已完全消失.天空也會(huì)變得暗淡．同樣道理.旭日初升或日落西山時(shí).直接從太陽(yáng)射來(lái)的光所穿過(guò)的大氣層厚度.比正午時(shí)直接由太陽(yáng)射擊來(lái)的光所穿過(guò)的大氣層厚度要厚得多．太陽(yáng)光在大氣層中傳播的距離越長(zhǎng).被散射掉的短波長(zhǎng)的藍(lán)光就越多.長(zhǎng)波長(zhǎng)的紅光的比例也顯著增多．最后到達(dá)地面的太陽(yáng)光.它的紅色萬(wàn)分也相對(duì)增加.因此.才會(huì)出現(xiàn)滿(mǎn)天紅霞和血紅夕陽(yáng)．實(shí)際上.發(fā)光的太陽(yáng)表面的顏色卻始終沒(méi)有變化．現(xiàn)象三:光在大氣中的折射光在到達(dá)密度不同的兩層大氣的分界面時(shí).會(huì)發(fā)生光的折射．氣象學(xué)告訴我們.空氣的密度的大小主要受氣壓和氣溫兩個(gè)條件的影響．氣壓指得是單位面積空氣柱的重量．大氣層包圍在地球表面.因此在大氣層的低層氣壓較高.越向上氣壓越低．氣壓高則空氣密度大.氣壓低則空氣密度�。虼�.正常情況下.總是貼近地面的空氣密度最大.越向上空氣密度越�。疁囟葘�(duì)空氣密度的影響和氣壓則剛好相反．氣溫越高.空氣的體積越膨脹.空氣的密度越小,溫度越低.空氣收縮.則空氣的密度變大．一般越接近地面溫度越高．根據(jù)實(shí)測(cè)所得.在大多數(shù)情況下.溫度的上下差別不是太大.而氣壓上下的差別卻很顯著.因此氣壓對(duì)空氣密度的垂直分布所產(chǎn)生的影響遠(yuǎn)比氣溫的影響大.這就使得空氣密度經(jīng)常是越向上越小的(當(dāng)然減小的情況并不是一成不變的)．由于地球上空氣的密度隨高度的變化.折射率隨密度減小而正比例地減小.因此光在大氣中傳播時(shí).通過(guò)一層層密度不同的大氣.在各層的分界面處會(huì)發(fā)生折射.使光線(xiàn)不沿直線(xiàn)傳播而是變彎曲.這樣當(dāng)太陽(yáng)和其他星體的光線(xiàn)進(jìn)入大氣以后.光線(xiàn)就會(huì)拐彎.這種現(xiàn)象稱(chēng)天文折射.這使在地面觀(guān)測(cè)得的天體視位置S'比實(shí)際位置S高． [例9]假設(shè)地球表面不存在氣層.那么人們觀(guān)察到日出時(shí)刻與實(shí)際存在大氣層的情況相比( ) A.將提前 B.將延后 C.在某些地區(qū)將提前.在另一些地區(qū)將延后 D.不變分析:注意到大氣層不均勻的特性解答:由幾何光學(xué)知識(shí)可知.有大氣層時(shí).由于地表大氣層不均勻.太陽(yáng)光線(xiàn)經(jīng)大氣折射后向下彎曲.如圖所示.地球上觀(guān)察者看到日出的太陽(yáng)要比實(shí)際位置高.也就是當(dāng)太陽(yáng)還在地平線(xiàn)以下時(shí)就可以看到太陽(yáng)的像,而沒(méi)有大氣層時(shí).太陽(yáng)光線(xiàn)沿直線(xiàn)傳播.當(dāng)太陽(yáng)在地平線(xiàn)以下時(shí)是看不到太陽(yáng)的.故有大氣層時(shí)可提前看到日出. 【查看更多】

題目列表(包括答案和解析)

發(fā)生下列有關(guān)光現(xiàn)象的各種說(shuō)法中正確的是[　]

①雨后空中出現(xiàn)的虹和霓、日蝕現(xiàn)象，游樂(lè)園的“哈哈鏡”使人成像變形等光現(xiàn)象，僅用光的直線(xiàn)傳播、光的反射和光的折射等幾何光學(xué)知識(shí)就完全可以解釋清楚　�、谒嫔系挠湍こ尸F(xiàn)出彩色條紋、小孔成像、光的色散等光現(xiàn)象，僅用光的直線(xiàn)傳播、光的反射和光的折射等幾何光學(xué)知識(shí)就完全可以解釋清楚　�、蹆H僅從光的干涉和光的衍射現(xiàn)象無(wú)法說(shuō)明光具有波粒二象粒　�、懿此闪涟吆凸怆娦�(yīng)分別反映出光的波動(dòng)性和光的粒子性

A．①②③　　　　　　　　　　 B．②③④

C．①③④　　　　　　　　　　 D．①②④

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發(fā)生下列有關(guān)光現(xiàn)象的各種說(shuō)法中正確的是[　]

①雨后空中出現(xiàn)的虹和霓、日蝕現(xiàn)象，游樂(lè)園的“哈哈鏡”使人成像變形等光現(xiàn)象，僅用光的直線(xiàn)傳播、光的反射和光的折射等幾何光學(xué)知識(shí)就完全可以解釋清楚　�、谒嫔系挠湍こ尸F(xiàn)出彩色條紋、小孔成像、光的色散等光現(xiàn)象，僅用光的直線(xiàn)傳播、光的反射和光的折射等幾何光學(xué)知識(shí)就完全可以解釋清楚　　③僅僅從光的干涉和光的衍射現(xiàn)象無(wú)法說(shuō)明光具有波粒二象�！　、懿此闪涟吆凸怆娦�(yīng)分別反映出光的波動(dòng)性和光的粒子性

A．①②③　　　　　　　　　　 B．②③④

C．①③④　　　　　　　　　　 D．①②④

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