应用光学第一章习题库.doc

第一章 几何光学基本原理
一． 典型例题
例1 . 游泳者在水中向上仰望，能否感觉整个水面都是亮的？
解：本题是全反射现象和光路可逆现象的综合运用。
水的折射率 =1.33，空气的折射率 =1.当光线由水进入空气，是由高折射率介质进入低折射率介质，可以发生全反射，即由水中发出的光线射到水面上时，如果入射角达到临界角，出射光线将掠过分界面。换一个角度看，和水面趋于平行的光，折射后进入水中一点A,它在水面下的折射角即为临界角。在以水中一点A为锥顶，半顶角为的圆锥范围内，水面上的光线可以射到A点，所以游泳者在水中仰望天空，不能感觉整个水面都是明亮的，而只能看到一个明亮的圆，圆当然的大小当然与游泳者所在的水深有关，如图所示。

下面求出临界角I0的大小 sinI0 等于n空与n水的比值等于0.75设水深为H，则明亮圆半径R=
例1-2：一速光由玻璃（n=1.5)进入水（n=1.33),若以角入射，试求折射角。
解：本题直接应用斯涅耳定律即可。
=
= 1.5 , = 1.33 ,
1.5sin= 1.33sin
sin = 0.749
I = 。

折射角为52.6度。
二．习题
1-1 有时看到玻璃窗户上映射的太阳特别耀眼，这是否是由于窗玻璃表面发生了全反射？
1-2 射击水底目标时，是否可以和射击地面目标一样进行瞄准？
1-4 汽车驾驶室两侧和马路转弯处安装的反光镜为什么要做成凸面，而不做成平面？
1-5 观察清澈见底的河床底部的卵石，看来约在水下半米深处，问实际河水比半米深还是比半米浅？
1-6 人眼垂直看水池1米深处的物体，水的折射率为1.33，试问该物体的像到水面的距离是多少？
1-7平行光速投射到一水槽中，光速的一部分在顶面反射而另一部分在底面反射，如图所示，试证明两束返回到入射介质的光线是平行的。
1-8 构成透镜的二表面的球心相互重合的透镜称为同心透镜，同心透镜对光束起发散作用还是会聚作用？
1-9 物体透过透镜成一虚像，用屏幕是否可以接收到这个像？如果用人眼观察，是否可以看到这个像？
1-10 共轴理想光学系统具有哪些成像性质？
1-11 光学系统第一面前面的空间为物空间，最后一面后边的空间是像空间，这种说法对吗？
1-12 什么叫理想光学系统？理想光学系统具有那些性质？
1-13什么叫理想像？理想像有何实际意义？