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1、常见光学现象1；观看天文现象日食、月食是一重要的天文现象，是光在同一种匀称介质中沿直线传播的例证；1. 日全食、日偏食和日环食；当月球运行到太阳和地球之间成始终线时，月球的影子就会落在地面上，在完全暗区（即本影区）看日全食；在半影区看日偏食；在本影和半影区域之间看日环食；如图 1-37 所示， 地球上朝向太阳的人们可见，即白天才可观看，而这三种现象不是地球上全部的人都能看得到，日全食现象是地球进入本影区域内的人观看到的，地球上处于半影区的人们可观看到日偏食，如图1-37 （甲）所示，当太阳与地球足够远，月球的本影不能落在地球上，地球部分区域在伪本影区，部分区域在半影区，此时各地区的人们分别可见
2、日环食和日偏食；如图1-37 （乙）所示；2. 月全食、月偏食与半影月食；当月球运行到太阳和地球之间成始终线时，地球的影子就会落在月球上，面对月球一面的半个地球上的人都同时观看到月食的全过程，如图1-38所示，依次看到半影月食、月偏食、月全食，又看到月偏食、半影月食，历时一点四非常；上述“本影”、“半影和”和“伪本影”可参见图1-39 懂得，本影就是发光体光线完全不能达到的区域，伪本影是本影的“虚光”延长区域；半影是部分光线不能达到的区域；1.折射现象1. 在地球上观看日出时，太阳发出的光线进入大 气层经过很多次折射才映入观看者的眼帘，观看者认为光是直线传播的，所见太阳似乎在如图 1-40 所
3、示的 S处的“太阳”乃是阳光经过大气层折射后形成的虚像；实际上这时的太阳S仍在地平线以下；2. 透过燃烧得很旺的炉火上方空气看炉火另一侧直立木棍，发觉木棍不规章地左右晃动变得弯曲了，如图 1-41 所示，这是由于人眼所见木棍的虚像密度分布变化的气流飘移；3. 后初晴的早晨或傍晚，或者远处仍落着小雨，另一边又在出太阳， 常观看天空显现彩虹，这是由于光的折射产生的色散现象，如图1-42 所示，太阳光进入水滴后，因各色光的折射率不同而产生色散；实际上是一部分光线反射，一部分光线折射进入水滴，在水滴里面发生内部反射（全反射）然后再从水滴折射而出，人眼可见各色光；4. 夏天游泳时带上游泳防水镜潜入安静清
4、亮的水中，抬头向上观看，会看到一幅别有洞天的奇特景象：水面外的景物（如彩云、树木、建筑物等）不仅变高了，而且都出现在顶角为 90的倒立圆锥体中；1.倒立圆锥的底面，是一个外红内紫的彩色“圆洞”，如图 1-43 所示；1. 干涉现象（1）公园里见到的孔雀羽毛颜色艳丽，是由于它的羽毛上生长着厚度不同的透亮薄膜，由于薄膜的干涉而形成美丽的颜色；（2）观看到水面上的油膜、柏油公路上的油膜、肥皂膜、玻璃间的空气膜出现的彩纹都是由于薄膜的干涉；2. 衍射现象1. 晴蜓或昆虫翅膀上的彩纹，是因它们翅膀上长着高低不平、紧密排列的条纹相当于附着外壳上的一片反射光栅，在白光照耀下发生衍射形成眩目的彩色；2. 眼睛
5、的睫毛交叉时可造成衍射光栅看到太阳光的彩纹；1. 观看物体的完整像的视区确定全像的视区确定就是查找能够看到物体完整像的区域，指的是从物体发出的光线经面镜反射或透镜折射后所能达到的那部分的空间，其确定方法是：先（由作图或运算）求像点位置，再由这像点作出镜面两条边界的反射线或折射线，这两条边界光线与镜面所包围的区域即像的观看范畴，如图1-44 （甲）（乙）所示，就是PQ和 MN光线与平面镜所包围的空间，图 1-45 （乙） （丙）所示，也是PQ和 MN光线与透镜所包围的区域，由于凸透镜即可成实像也 可成虚像， 凹透镜恒成虚像，为了统一规律，对透镜换言之，由像端点引出透镜的两条边界折射线， 假如折射
6、线是会聚的，（甲） ；假如折射线是发散的，其会聚后连续传播的锥形区域就是实像点的视场；边界折射线与透镜所包围的区域就是虚像点的视场，如图 1-45图 1-45（乙）（丙）例 1天花板放置一较大平面镜MN，地面 CD上有一障碍物P，P 的右边有一物体AB，位于 P 左边的人想要通过平面镜观看到AB的全像， 此人应在哪个区域内观看？试在图 1-46 中作图求出这一区域，并涂以阴影标志；分析：此例中平面镜较大，因而边界难找，且镜前有一障碍物，故不能生搬硬套上述方法，应依据光路可逆找出特别光线，先作AB物的像 AB，再找出A、B 端点成像时对障碍物P 的两条掠边光线OP和 BP，最终由反射定律作OP的
7、入射线和 BP的反射线，标有斜线部分为所求；2. 观看景物范畴的确定眼睛通过透镜或面镜观看范畴的确定是先求眼睛像点的位置（作图或运算求出）再经过像点作出镜面边界两条入射光线，这两条边界入射光线和镜面所包围的区域就是眼睛的观看范畴，如图 1-47（甲） 、（乙）是眼睛通过平面镜的观看范畴；图 1-48 所示，尺子先后放在、 位置，眼睛所看到的尺子长度（PQ）不同；例 2凹透镜直径 D=5厘米，焦距 f=6 厘米，其主轴垂直穿过米尺 50 厘米刻度线， 如图 1-49 所示， 米尺距透镜 12 厘米， 求在主轴上离透镜 12 厘米的眼睛 E 向透镜看去能看到米尺有多长？分析：依据光路可逆，把眼睛当
8、物S，就成像于S， 由成像公式得1/12-1/v=-1/6解得 v=4 厘米，由几何关系 h/2.5=16/4得 h=10 厘米，所以眼睛观看的长度H=2h=20 厘米，即40_60 厘米；例 3某人通过焦距为10 厘米、直径为4.0 厘米的薄凸透镜观看方格纸，每个方格 纸的边长匀称为0.30 厘米，他使透镜的主轴与方格纸垂直，透镜与纸面相距10 厘米，眼睛位于透镜主轴上离透镜5.0 厘米处，问他至多能看到同一行上多少完整的方格？分析：先求眼睛S 的像的位置S由成像公式得： 1/5.0-1/v=1/10得 v=10 厘米，作光路图1-50 ，由AB/4=20/10 得 AB=8厘米， AB间一
9、行包含方格纸数n=8/0.30=26.7 26（格）例 4如图 1-51MN 是一宽度足够大的平面镜嵌镶在天花板上，在其下方地面 AB 上有一屏蔽CCDD，在屏蔽左方一点 P 为观看者的眼睛，试用作图法画出观看者可以看到墙壁 DD右边地下的范畴；分析：先作眼睛的像P，由光路可逆，作出眼睛成像时对屏蔽掠边的两条光线DO和 PC，最终作这两条光线对应的反射线和入射线；此例可以与例1 对比异同点；3. 透镜成像光路的确定透镜成像光路需娴熟运用凸透镜和凹透镜各有的三条特别光线，必要时仍需模拟物点法（或副光轴作图法）进行帮助作图，按要求作图必需规范，主光轴用锁线（即点线间隔）实物、实像和实际光线用实线，
10、并用箭头表示光线的传播方向；光线的反向延长线、虚像和帮助线用虚线且不带箭头；例 5如图 1-52 所示， O点为某凸透镜的光心，CD为物体上一端点射入透镜的光线，DE为它的折射光线， AB是物体的像，用作图法求凸透镜前物体位置；分析：连OD且关于 O点适当对称延长得凸透镜过O点作 OD的垂线即得主光轴连BO并延长与CD交于 B，即得物一端点过B 作平行主光轴光线相交得焦点F连 HB与主轴相交得焦点F由光路可逆，过B作平行主 光轴光线与凸透镜交于G连 BG与主轴相交得焦点F由光路可逆过A作平行主轴的光 线与凸透镜交于I 点连 AO并延长连FI并延长与 AO交于 A点即物体另一端点 （ 11）连
11、AB即为所求物体例 6如图 1-53 所示，点光源A 通过透镜后成实像A，点光源B 成实像 B，用作图法求出透镜、主轴及两个焦点；例 7如图 1-54 所示， 已知点光源S 通过凸透镜所成的像点S在主轴上焦点之外，用作图法求出点光源S 的位置（提示：用模拟物点法或副光轴法）例 8如图 1-55 所示为一点光源发出的两条光线（PE和 DG）试作图求出透镜焦点、点光源和像点；分析：延长EP延长 CD交于像点S连 SO并延长交于入射光线CP于 S 得物点过物点 S 作平行主光轴的入射线与凹透镜交于P连 PS并延长与主轴相交得焦点F过 S像点作凹透镜的垂线与凹透镜交于I 连 SI 并延长与主轴相交得另一焦点F
