光斑和光斑分析

一、光斑的形成光斑是点光源经透镜折射后成像过程中所有出射线光路的截面图形。因点光源经透镜折射后的出射光线的光路是圆柱形或圆锥形,因此光斑的形状基本为圆形。点光源射到透镜上所有出射线的光路大体分为以下三种:1.点光源在无穷远,成像与焦点时的锥形光斑光路。如图1所示。2.点光源在焦点以外,成实像时的锥形光路。如图2所示。3.点光源在焦点上,不成像时的柱形光路。如图3所示。     

光学傅里叶变换与单缝衍射

1　光学傅里叶变换的计算公式设要变换的物体是一个透明体 ,其振幅透过率为 t(x0 ,y0 ) .现设用点光源发出的单色球面波照射透明体 ,将要变换的物体置于透镜前方距透镜为 d0 处 ,物体所处的位置为入射面 ,点光源 O与透镜相距为 S,点光源 O的共轭像面 (x,y)与透镜相距为 S,也就是输出面 .为讨论问题方便 ,这里的 d0 ,S,S均取正值 .透明物体经透镜进行傅里叶变换后在光源的共轭像面处的场分布为[1 ]u(x,y) =C′exp jk (f - d0 ) (x2 y2 )2 [s(f - d0 ) fd0 ] × ∞-∞t(x0 ,y0 ) exp [- jk f(x0 x y0 y)S′(f - d0 ) fd0] dx0 dy0 .…     

物理问答(26)

题目:有一凸透镜,焦距为f,今于其主光轴上置一点光源S,要求人眼在某一位置能同时看到此点光源和它的像. (1)S与透镜相距应为多远? (2)画图说明人眼所在的所有可能位置.     

关于暗环问题的定性分析

在几何光学中,会见到一类问题,概括起来是:有一点光源S位于薄凸透镜(以下简称透镜)一侧主光轴上,在透镜的另一侧附近垂直于主光轴放置一很大的屏,在屏上形成一个暗环,现保持点光源和透镜位置不变,使屏向远离透镜的方向平移,屏上暗环随光屏的     

一道光学作图题的几种解法

本刊1995年1—2期,高中物理最新试题精选P74有一道典型的光学作图题。原题如下: 如图1所示,DE、FG为点光源发光通过凹透镜折射后的两条光线,CD为某一条入射光线。试用作图法求出点光源的位置,并且标明此透镜的两个焦点位置。     

镜像法巧解光学一题

1 题目如下图1所示,一平凸薄透镜焦距为10cm,平面上镀银。在其前20cm处放一点光源S。试计算最终像的位置。2 分析点光源S首先经平凸薄透镜成像于S′;S′又作为平面镜的虚物再次成像于S″;S″又作为平凸薄透镜的虚物最终成像于S′″。     

物点象点一一对应在光路作图中的应用

利用对称性和三条基本光线确定物体经平面镜或透镜所成的象,学生比较容易掌握。但物点与象点一一对应原理(以下简称“对应原理”),即一个象点对应一个物点,通过某物点的光线,凡是经光学系统反射(或折射)后,其出射光线(或其反向延长线)必会聚在与之对应的那个象点上,这一点学生往往易被忽视。为此,     

透镜成像作图的几个要点

透镜成像作图是教学中的一个难点．其实,只要找出透镜成像作图的规律,掌握其实质,便可化难为易．透镜成像作图的要点可概括为:“三线,两点,一对应”．所谓三线就是我们通常说的三条特殊光线．即:①通过光心的光线不改变传播方向;②平行于主光轴的光线折射后通过透镜的焦点;(或折射线的延长线通过焦点)③通过焦点(或延长线通过焦点)的光线折射后平行于主轴．两点:就是指物点和像点．其意义是: 所有的人射光线必过物点(光线从物点发出), 所有的折射光线必过像点(或延长线过像点)．     

几何光学中成像公式的讨论

在学习几何光学中，我们发现其公式比较繁多，要逐一死记并非易事。下面介绍由薄透镜物像公式出发．把单球面折射、反射的成像公式，厚透镜成像公式方便地导出，以便于记忆。在光学教科书中，均导出了薄透镜成像公式，其形式为：这里，n1──物方介质折射率n2──像方介质折射率n──透镜本身材料折射率S──物距S1──像距。1薄透镜高斯公式得薄透镜的高斯公式：（2）2单球面折射成像公式为单球面折射物像公式。对于（3）式，两边同除以得和像方焦距得球面折射成像的高斯公式为：3球面反射物像公式为单球面反射的成像公式。同样引入f1＝f…     

光的波动与微粒性知识应用

一、关于光的干涉问题,计算要求不高,但对光的干涉现象、产生的条件及有关应用等问题的判断要求较高.这就要求我们对光的干涉现象、产生干涉的条件及有关应用等内容必须熟悉例1　从点光源L发出的白光,经过透镜后成一平行光束,垂直照射到挡光板 P上,板上开有两条靠得很近的平行狭缝 S1、S2,如图所示,在屏 Q上可以看到干涉条纹,图中O点是屏上与两狭缝等距离的一点,则(　　).A.干涉条纹是黑白的,O点是亮点B.干涉条纹是黑白的,O点是暗点C.干涉条纹是彩色的,O点是亮点D.干涉条纹是彩色的,O点是暗点答案为C.点光源经透镜成平行光束,通过S1…     

利用透明圆柱体获得平行光路的分析

自制小平行光源,其结构如图一。它的圆柱透镜是用放药剂的小玻璃瓶注满水代替的,外壳用铁皮制成,前端留一狭缝。光源用2.5V的小灯泡,固定的位置可以前后调节,调整时应使灯丝位于透镜的焦平面上。且灯丝方向与圆柱透镜轴线平行,以获得一束平行光。透明圆柱体获得平行光的光路分析如(图一)。分析如图二,小灯泡S0为近似点光源,取过灯丝且垂直于圆柱体回转轴的截面为所画平面,截交线为圆,圆心设为O,圆半径为r,S0与圆心距离为S,连接S0O。由于圆柱面前方留一狭缝,因而我们只能研究小角度入射光线的光路,且玻璃壁的厚度忽略不计。选择两条光线在…     

对初中一道全国物理竞赛题的思考

原题:把一个凸透镜固定于薄壁玻璃筒中间,在凸透镜的焦点F处放一点光源S,然后注入水,使水面处于光源S和凸透镜之间(如图1所示),为使凸透镜折射后的光线是一束平行光,则光源的位置图1A.应适当升高.B.应适当降低.C.应不动.D.无法确定.原解题思路是这样的:假设没有水,焦点处点光源     

透镜成像问题总结

在“透镜成像”一章的教学中,为便于学生对本章涉及问题的掌握和记忆,本文就透镜成像中的几个问题总结如下．一、作图方法１．确定点光源Ｓ不在主轴上所成的像　一般选择三条特殊光线中的任意两条光线作图．２确定点光源Ｓ在主轴上所成的像　如图１甲所示,利用放在垂直主轴的上方且过Ｓ点的物,其像必定在垂直主轴且过Ｓ的像Ｓ的性质作图．具体作法是：设物ＳＡ与主轴垂直,用两条特殊光线确定物点Ａ的像点Ａ′,然后从Ａ′作主轴的垂直线ＡＳ,与主轴的交点Ｓ′即为物点Ｓ的像点,如图１乙所示．图１３．确定任意光线经透镜折射…     

对《对称法解题例析》一文的质疑

《物理教师》1990年第10期对称法解题例析》一文中例3、例4解法欠妥,特提出质疑。原例 4:把一个点光源放在焦距为f的凸透镜的焦点上,在透镜的另一侧2倍焦距处放一个垂直于主光轴的光屏,在光屏上看到一个半径为R的光亮的圆。现保持透镜和光屏不动,而在主轴上移动点光源。若要使光屏上的亮圆半径缩小到R/2,则这个点光源应移到什么位置上? 《对》文作者由几何关系得出u_1=4f/3(相应的v_1=4f)后,写道:“由于物与像     

略谈光具成像的作图

光具成像的作图是几何光学中的重要知识内容。在《考试说明》中,光具成像作图属B级要求。故认识光具成像规律、掌握其成像的作图,尤为重要,下面就平面镜和透镜的成像作图谈一些认识。一、光具的成像几何光学中的像是相对于物而言的。点光源发出发散光束,发散光束的顶点,就是物点。人在四面八方,都能看到这个物点。如果物点发出的光,经过反射或折射形成的光束仍有一个顶点,这个顶点就叫像。如图1-甲、1-乙、1-丙所示。其中,S代表物点,S′代表像点。     

位于光学系统象方主焦点处的物点其共轭的象点在哪里?

我们知道,理想光具组可以保持光束的单心性以及象和物在几何上的相似,在理想光具组里,物方的任一点都和象方的一点共轭。根据这个理论,在近轴条件下,以单薄透镜成象为例,应用薄透镜的作图求象法可以确定:位于其物方焦平面上任一点P发出的光,经薄透镜折射后,将成为一束与主轴成一定倾角的平行光,而一束与主轴成一定倾角的平行     

谈物理竞赛一道预赛光学题的几种解法

第 1 8届中学生物理竞赛有一道预赛光学题是这样的 .题 :一束平行光沿薄平凸透镜的主光轴入射 ,经透镜折射后 ,会聚于透镜后 ｆ =48ｃｍ处 ,透镜的折射率ｎ =1 .5 .若将此透镜的凸面镀银 ,物置于平面前 1 2ｃｍ处 ,求最后所成像的位置 .首先求出凸面的曲率半径Ｒ .设平行光经透镜折射后交主轴于Ｆ ,薄平凸透镜的焦距为 ｆ(如图 1 ) ,由折射定律ｓｉｎｉｓｉｎｒ=1ｎ, (1 )ｒ =ｉ+θ . (2 )由于是近轴光线ｉ≈ｓｉｎｉ≈ｔａｎｉ =ｈＲ ,θ≈ｔａｎθ =ｈｆ ,ｒ =ｎｉ代入 (2 )式得ｈＲ +ｈｆ =ｎ ｈＲ ,Ｒ =(ｎ -1 ) ｆ =(1 .5 -1 )× 48ｃ…     

对透镜成象规律的几点补充

关于透镜成象的规律,课本在“光的反射和折射”这一章中通过实验作了比较详细的分析和总结。但是,在实验中所成实象的位置及象的放大率的变化情况可以借助光屏来观察得出,而所成虚象的范围及象的放大率的变化情况却不能用眼睛直接观察得出。因此,课本所总结得出的透镜成象规律中,对透镜所成虚象的     

几何光学典型错解例析

一、像与斑的意义不明物体经透镜作里,折射光线会聚成实像.折射光线的反向延长线会聚成虚像.成像之前或成像之后被光异所截.肉眼所观察到的是光斑.光斑不是像,两者的物理含义是不同.倘若对像、斑(?)义不明了,也常引起解题失误.例1.把一点光源(?)在焦距为f的凸透镜的焦点上,在透镜的另一侧2倍焦距处放一个垂直主光怕的屏,在屏上可看到一个半径为R的光亮的圆.现保持透镜和光屏不动,面沿主光轴移动光源.若要使光屏上的亮圆半径缩小为R/2,则这个点光源应移     

虚拟点光源作光路图

当入射光线不是三条特殊光线(即平行主光轴、通过焦点或通过光心的光线),而是任意一条近轴光线时(见图1、图2),如何作出它经透镜作用后的出射光线?本文试图利用虚拟点光源介绍几种作图方法,现就点光源的物距u的不同取值,分别讨论如下: