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高中物理竞赛试题分类汇编—光学题目
全国中学生物理竞赛分类汇编
光学
第21届预赛
一、（15分）填空
1．d．一个可见光光子的能量的数量级为_________J。
2．已知某个平面镜反射的光能量为入射光能量的80％。试判断
下列说法是否正确，并简述理由。
a．反射光子数为入射光子数的80％；
b．每个反射光子的能量是入射光子能量的80％。
六、（15分）有一种高脚酒杯，如图所示。杯内底面为一凸起的
球面，球心在顶点O下方玻璃中的C点，球面的半径R＝1.50cm，
O到杯口平面的距离为8.0cm。在杯脚底中心处P点紧贴一张画片，
P点距O点6.3cm。这种酒杯未斟酒时，若在杯口处向杯底方向观看，
看不出画片上的景物，但如果斟了酒，再在杯口处向杯底方向观看，
将看到画片上的景物。已知玻璃的折射率n1＝1.56，酒的折射率n2
＝1.34。试通过分析计算与论证解释这一现象。
第21届复赛
四、(20分)目前，大功率半导体激光器的主要结构形式是由许多
发光区等距离地排列在一条直线上的长条状，通常称为激光二极管
条．但这样的半导体激光器发出的是很多束发散光束，光能分布很不
集中，不利于传输和应用．为了解决这个问题，需要根据具体应用的
要求，对光束进行必需的变换（或称整形）．如果能把一个半导体激
光二极管条发出的光变换成一束很细的平行光束，对半导体激光的传
输和应用将是非常有意义的．为此，有人提出了先把多束发散光会聚
到一点，再变换为平行光的方案，其基本原理可通过如下所述的简化
了的情况来说明．
如图，S1、S2、S3是等距离（h）地
排列在一直线上的三个点光源，各自向垂直于它们的连线的同一
方向发出半顶角为α=arctan()41
的圆锥形光束．请使L
S1
S3α
αS2
hhz
用三个完全相同的、焦距为f=1.50h、半径为r=0.75h的圆形
薄凸透镜，经加工、组装成一个三者在同一平面内的组合透镜，使三
束光都能全部投射到这个组合透镜上，且经透镜折射后的光线能全部
会聚于z轴（以S2为起点，垂直于三个点光源连线，与光束中心线方
向相同的射线）上距离S2为L=12.0h处的P点．（加工时可对透镜
进行外形的改变，但不能改变透镜焦距．）
1．求出组合透镜中每个透镜光心的位置．
2．说明对三个透镜应如何加工和组装，并求出有关数据．
第20届预赛
一、（20分）两个薄透镜L1和L2共轴放置，
如图所示．已知L1的焦距f1=f,L2的焦距
f2=—f，两透镜间距离也是f．小物体位于物
面P上，物距u1＝3f．
（1）小物体经这两个透镜所成的像在L2的
__________边，到L2的距离为_________，
是__________倍（虚或实）、____________
像（正或倒），放大率为_________________。
（2）现在把两透镜位置调换，若还要给定的原物体在原像处成像，
两透镜作为整体应沿光轴向____________边移动距离
_______________．这个新的像是____________像（虚或实）、
______________像（正或倒）放大率为________________。
第20届复赛
四、(20分)如图所示，一半径为R、折射率为n的玻璃半球，放
在空气中，平表面中央半
h的区域被涂黑．一平行光束垂直入射到此平面上，正好覆盖整个
表面．Ox
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