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物理學(xué)光學(xué)與力學(xué)知識(shí)重點(diǎn)姓名_________________________地址_______________________________學(xué)號(hào)______________________-------------------------------密-------------------------封----------------------------線--------------------------1.請(qǐng)首先在試卷的標(biāo)封處填寫(xiě)您的姓名,身份證號(hào)和地址名稱(chēng)。2.請(qǐng)仔細(xì)閱讀各種題目,在規(guī)定的位置填寫(xiě)您的答案。一、選擇題1.光的反射定律描述了什么現(xiàn)象?
A.光的傳播路徑
B.光的折射
C.光的反射
D.光的衍射
2.光的折射現(xiàn)象中,入射角和折射角的關(guān)系是什么?
A.入射角等于折射角
B.入射角等于折射角的余角
C.入射角大于折射角
D.入射角小于折射角
3.機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播速度取決于什么?
A.波源振動(dòng)的頻率
B.波源的振幅
C.介質(zhì)的密度和彈性
D.介質(zhì)的溫度
4.動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程中,能量守恒定律如何體現(xiàn)?
A.系統(tǒng)的總能量保持不變
B.動(dòng)能增加時(shí)勢(shì)能減少
C.勢(shì)能增加時(shí)動(dòng)能減少
D.以上都是
5.慣性系和非慣性系在牛頓運(yùn)動(dòng)定律中的區(qū)別是什么?
A.慣性系不受外力時(shí)保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)
B.非慣性系不受外力時(shí)保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)
C.慣性系受到外力時(shí)保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)
D.非慣性系受到外力時(shí)保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)
6.動(dòng)量守恒定律成立的條件是什么?
A.系統(tǒng)不受外力
B.系統(tǒng)所受外力的合力為零
C.系統(tǒng)內(nèi)部存在動(dòng)量交換
D.系統(tǒng)的動(dòng)量在任何時(shí)刻都相等
7.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中,回復(fù)力與位移的關(guān)系是什么?
A.回復(fù)力與位移成正比
B.回復(fù)力與位移成反比
C.回復(fù)力與位移成平方比
D.回復(fù)力與位移無(wú)關(guān)
8.光的干涉現(xiàn)象中,兩束光相遇后的光程差為零時(shí)會(huì)發(fā)生什么?
A.光的亮度增強(qiáng)
B.光的亮度減弱
C.光的傳播路徑改變
D.光的頻率改變
答案及解題思路:
1.C.光的反射定律描述了光在反射時(shí),反射光線、入射光線和法線位于同一平面,反射光線和入射光線分居法線的兩側(cè),且反射角等于入射角。
2.A.光的折射現(xiàn)象中,入射角和折射角的關(guān)系為斯涅爾定律,即入射角等于折射角的正弦值的比值。
3.C.機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播速度取決于介質(zhì)的密度和彈性。
4.D.動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程中,能量守恒定律體現(xiàn)在系統(tǒng)的總機(jī)械能保持不變。
5.A.慣性系不受外力時(shí)保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng),非慣性系則可能發(fā)生加速度運(yùn)動(dòng)。
6.B.動(dòng)量守恒定律成立的條件是系統(tǒng)所受外力的合力為零。
7.A.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中,回復(fù)力與位移成正比,即F=kx,其中F為回復(fù)力,k為彈性系數(shù),x為位移。
8.A.光的干涉現(xiàn)象中,兩束光相遇后的光程差為零時(shí),會(huì)發(fā)生相長(zhǎng)干涉,導(dǎo)致光的亮度增強(qiáng)。二、填空題1.光的反射定律中,反射角等于什么?
答案:入射角
解題思路:根據(jù)光的反射定律,入射光線、反射光線和法線在同一平面內(nèi),且入射光線和反射光線分別位于法線的兩側(cè)。反射角定義為反射光線與法線之間的夾角,而入射角定義為入射光線與法線之間的夾角,根據(jù)光的反射定律,反射角等于入射角。
2.光的折射率是描述什么的物理量?
答案:描述光在介質(zhì)中的傳播速度與真空中光速之比
解題思路:光的折射率是描述光波在通過(guò)不同介質(zhì)時(shí),其速度變化的物理量。具體而言,它定義為光在介質(zhì)中的速度與真空中光速的比值。折射率越大,光在介質(zhì)中的傳播速度越慢。
3.機(jī)械波在真空中不能傳播,原因是什么?
答案:因?yàn)闄C(jī)械波需要介質(zhì)來(lái)傳播
解題思路:機(jī)械波是通過(guò)介質(zhì)(如固體、液體或氣體)中的質(zhì)點(diǎn)振動(dòng)來(lái)傳播的。在真空中,沒(méi)有介質(zhì)存在,因此質(zhì)點(diǎn)無(wú)法振動(dòng),機(jī)械波無(wú)法傳播。
4.動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程中,機(jī)械能守恒定律如何體現(xiàn)?
答案:總機(jī)械能保持不變
解題思路:機(jī)械能守恒定律指出,在一個(gè)孤立系統(tǒng)中,如果沒(méi)有外力做功,系統(tǒng)的總機(jī)械能(動(dòng)能加勢(shì)能)保持不變。在動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程中,雖然動(dòng)能和勢(shì)能的形式會(huì)發(fā)生變化,但它們的總和始終保持不變。
5.慣性系和非慣性系在牛頓運(yùn)動(dòng)定律中的區(qū)別在于什么?
答案:牛頓運(yùn)動(dòng)定律在慣性系中成立,而在非慣性系中,需要引入慣性力
解題思路:慣性系是指不受外力作用或受到的外力相互平衡的參考系。在慣性系中,牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立。非慣性系是指受到非平衡外力作用的參考系。在這樣的參考系中,為了使牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立,需要引入慣性力(如假想的外力)來(lái)平衡非慣性系中的非平衡力。
6.動(dòng)量守恒定律成立的條件是系統(tǒng)不受外力或外力為零。
答案:正確
解題思路:動(dòng)量守恒定律表明,在封閉系統(tǒng)(不受外力或外力相互平衡)中,系統(tǒng)的總動(dòng)量保持不變。因此,動(dòng)量守恒定律成立的條件是系統(tǒng)不受外力或外力為零。
7.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中,回復(fù)力與位移的關(guān)系是成正比。
答案:正確
解題思路:簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中,回復(fù)力與位移的關(guān)系可以通過(guò)胡克定律描述,即回復(fù)力與位移成正比。這一關(guān)系通常表示為F=kx,其中F是回復(fù)力,k是彈性系數(shù),x是位移。
8.光的干涉現(xiàn)象中,兩束光相遇后的光程差為零時(shí)會(huì)發(fā)生相消干涉。
答案:正確
解題思路:在光的干涉現(xiàn)象中,當(dāng)兩束光波相遇時(shí),如果它們的相位差為0或奇數(shù)倍的π(即光程差為零或半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍),則會(huì)發(fā)生相長(zhǎng)干涉;如果相位差為偶數(shù)倍的π(即光程差為半波長(zhǎng)的偶數(shù)倍),則會(huì)發(fā)生相消干涉。因此,當(dāng)光程差為零時(shí),確實(shí)會(huì)發(fā)生相消干涉。三、判斷題1.光的反射定律適用于所有介質(zhì)。
答案:錯(cuò)誤
解題思路:光的反射定律(入射角等于反射角)適用于所有光滑界面上的反射現(xiàn)象,但并不適用于所有介質(zhì)。例如在粗糙界面上,由于表面不平整,反射角和入射角可能不會(huì)嚴(yán)格相等。
2.光的折射率越大,光的傳播速度越慢。
答案:正確
解題思路:光的折射率是光在真空中的速度與光在介質(zhì)中速度的比值。折射率越大,說(shuō)明光在介質(zhì)中的速度相對(duì)于真空中的速度越慢。
3.機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播速度與介質(zhì)本身的性質(zhì)有關(guān)。
答案:正確
解題思路:機(jī)械波的傳播速度確實(shí)依賴(lài)于介質(zhì)的性質(zhì),如密度和彈性模量。不同介質(zhì)中,機(jī)械波的傳播速度不同。
4.動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程中,機(jī)械能不守恒。
答案:錯(cuò)誤
解題思路:在沒(méi)有非保守力(如摩擦力)作用的情況下,動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化過(guò)程中,系統(tǒng)的機(jī)械能是守恒的。
5.慣性系和非慣性系在牛頓運(yùn)動(dòng)定律中的區(qū)別在于參考系的選擇。
答案:正確
解題思路:慣性系是指牛頓運(yùn)動(dòng)定律成立且不受外力或外力為零的參考系。非慣性系是指牛頓運(yùn)動(dòng)定律不成立的參考系,通常需要引入額外的慣性力來(lái)使牛頓定律成立。
6.動(dòng)量守恒定律成立的條件是系統(tǒng)不受外力或外力為零。
答案:正確
解題思路:動(dòng)量守恒定律指出,一個(gè)封閉系統(tǒng)在沒(méi)有外力作用或外力為零的情況下,其總動(dòng)量保持不變。
7.簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中,回復(fù)力與位移的關(guān)系是成正比。
答案:正確
解題思路:在簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中,回復(fù)力與位移之間的關(guān)系是線性關(guān)系,即回復(fù)力與位移成正比。
8.光的干涉現(xiàn)象中,兩束光相遇后的光程差為零時(shí)會(huì)發(fā)生相消干涉。
答案:錯(cuò)誤
解題思路:光的干涉現(xiàn)象中,當(dāng)兩束光相遇后的光程差為零時(shí),通常會(huì)發(fā)生相長(zhǎng)干涉(即光強(qiáng)增強(qiáng)),而不是相消干涉(即光強(qiáng)減弱)。相消干涉發(fā)生在光程差為奇數(shù)倍半波長(zhǎng)時(shí)。四、簡(jiǎn)答題1.簡(jiǎn)述光的反射定律。
光的反射定律指出,當(dāng)光線從一種介質(zhì)射向另一種介質(zhì)表面時(shí),入射光線、反射光線和法線在同一個(gè)平面內(nèi),且入射角等于反射角。
2.簡(jiǎn)述光的折射定律。
光的折射定律說(shuō)明,當(dāng)光線從一種介質(zhì)進(jìn)入另一種介質(zhì)時(shí),折射光線、入射光線和法線在同一個(gè)平面內(nèi),且入射角和折射角的正弦值之比是恒定的,即\(n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2\),其中\(zhòng)(n_1\)和\(n_2\)分別是兩種介質(zhì)的折射率。
3.簡(jiǎn)述機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播規(guī)律。
機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播規(guī)律表現(xiàn)為波速\(v\)與波長(zhǎng)\(\lambda\)和頻率\(f\)的關(guān)系:\(v=\lambdaf\)。波速還與介質(zhì)的彈性和慣性有關(guān)。
4.簡(jiǎn)述動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化關(guān)系。
動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化關(guān)系表明,在沒(méi)有非保守力做功的情況下,系統(tǒng)的總機(jī)械能(動(dòng)能加勢(shì)能)保持不變,即動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化。
5.簡(jiǎn)述慣性系和非慣性系在牛頓運(yùn)動(dòng)定律中的區(qū)別。
慣性系是非加速度參考系,牛頓運(yùn)動(dòng)定律在其中嚴(yán)格成立。非慣性系是加速度參考系,牛頓第二定律需要修正為\(F=mama'\),其中\(zhòng)(ma'\)是慣性力。
6.簡(jiǎn)述動(dòng)量守恒定律成立的條件。
動(dòng)量守恒定律成立的條件是系統(tǒng)不受外力,或者所受外力的矢量和為零。這意味著系統(tǒng)的總動(dòng)量在時(shí)間上保持不變。
7.簡(jiǎn)述簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中回復(fù)力與位移的關(guān)系。
簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中,回復(fù)力\(F\)與位移\(x\)成正比,且方向相反,即\(F=kx\),其中\(zhòng)(k\)是彈性系數(shù)。
8.簡(jiǎn)述光的干涉現(xiàn)象。
光的干涉現(xiàn)象是指當(dāng)兩束或多束相干光波相遇時(shí),它們會(huì)疊加形成新的光波,形成明暗相間的條紋。這種現(xiàn)象是由于光波的相長(zhǎng)和相消干涉造成的。
答案及解題思路:
1.答案:光的反射定律指出,反射光線、入射光線和法線在同一平面內(nèi),且入射角等于反射角。解題思路:理解光的反射現(xiàn)象,應(yīng)用反射定律。
2.答案:光的折射定律描述了入射角與折射角的關(guān)系,即\(n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2\)。解題思路:掌握折射現(xiàn)象和折射定律的基本知識(shí)。
3.答案:機(jī)械波在介質(zhì)中的傳播規(guī)律可以用\(v=\lambdaf\)描述,波速與介質(zhì)性質(zhì)有關(guān)。解題思路:理解波的基本性質(zhì)和介質(zhì)對(duì)波速的影響。
4.答案:動(dòng)能和勢(shì)能可以相互轉(zhuǎn)化,總機(jī)械能保持不變。解題思路:理解能量守恒定律,分析動(dòng)能和勢(shì)能的轉(zhuǎn)化。
5.答案:慣性系中牛頓第二定律成立,非慣性系中需要考慮慣性力。解題思路:區(qū)分慣性系和非慣性系,理解牛頓運(yùn)動(dòng)定律的適用條件。
6.答案:動(dòng)量守恒定律成立的條件是系統(tǒng)不受外力或外力矢量和為零。解題思路:理解動(dòng)量守恒定律的成立條件,分析系統(tǒng)受力情況。
7.答案:簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)中回復(fù)力與位移成正比,方向相反。解題思路:理解簡(jiǎn)諧運(yùn)動(dòng)的特性,掌握回復(fù)力的表達(dá)式。
8.答案:光的干涉現(xiàn)象是由于相干光波的疊加造成的明暗條紋。解題思路:理解光的相干性和干涉現(xiàn)象,分析條紋的形成原因。五、計(jì)算題1.已知一束光從空氣射入水中,入射角為30°,求折射角。
2.一物體從靜止開(kāi)始沿水平面做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度為2m/s2,求物體運(yùn)動(dòng)2秒后的速度。
3.一個(gè)物體在水平面上受到一個(gè)水平向右的力F,物體質(zhì)量為m,求物體所受的摩擦力。
4.一個(gè)物體從高度h自由落下,不計(jì)空氣阻力,求物體落地時(shí)的速度。
5.一個(gè)物體在水平面上受到一個(gè)水平向左的力F,物體質(zhì)量為m,求物體所受的摩擦力。
6.一個(gè)物體在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng),半徑為r,角速度為ω,求物體所受的向心力。
7.一個(gè)物體在水平面上受到一個(gè)水平向右的力F,物體質(zhì)量為m,求物體所受的摩擦力。
8.一個(gè)物體從高度h自由落下,不計(jì)空氣阻力,求物體落地時(shí)的速度。
答案及解題思路:
1.解題思路:
根據(jù)斯涅爾定律(Snell'sLaw):n1sin(θ1)=n2sin(θ2),其中n1和n2分別是空氣和水的折射率,θ1是入射角,θ2是折射角。已知空氣的折射率n1約為1,水的折射率n2約為1.33,入射角θ1為30°。代入公式求解θ2。
答案:θ2≈arcsin(1.33sin(30°))≈22.°
2.解題思路:
根據(jù)勻加速直線運(yùn)動(dòng)的速度公式:v=uat,其中u是初速度(本題中為0),a是加速度,t是時(shí)間。代入已知值求解v。
答案:v=02m/s22s=4m/s
3.解題思路:
如果物體靜止,摩擦力等于外力F。如果物體已經(jīng)運(yùn)動(dòng),摩擦力可能是靜摩擦力或動(dòng)摩擦力,這取決于物體是否開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。由于題目未提供物體是否運(yùn)動(dòng)的信息,我們假設(shè)物體靜止,則摩擦力F=mg,其中g(shù)是重力加速度。
答案:摩擦力F=mg
4.解題思路:
根據(jù)自由落體運(yùn)動(dòng)的速度公式:v=√(2gh),其中g(shù)是重力加速度,h是高度。代入已知值求解v。
答案:v=√(29.8m/s2h)
5.解題思路:
如果物體靜止,摩擦力等于外力F。如果物體已經(jīng)運(yùn)動(dòng),摩擦力可能是靜摩擦力或動(dòng)摩擦力,這取決于物體是否開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。由于題目未提供物體是否運(yùn)動(dòng)的信息,我們假設(shè)物體靜止,則摩擦力F=mg。
答案:摩擦力F=mg
6.解題思路:
根據(jù)向心力公式:F=mω2r,其中m是物體質(zhì)量,ω是角速度,r是半徑。代入已知值求解F。
答案:F=mω2r
7.解題思路:
如果物體靜止,摩擦力等于外力F。如果物體已經(jīng)運(yùn)動(dòng),摩擦力可能是靜摩擦力或動(dòng)摩擦力,這取決于物體是否開(kāi)始運(yùn)動(dòng)。由于題目未提供物體是否運(yùn)動(dòng)的信息,我們假設(shè)物體靜止,則摩擦力F=mg。
答案:摩擦力F=mg
8.解題思路:
與第4題相同,使用自由落體運(yùn)動(dòng)的速度公式:v=√(2gh),其中g(shù)是重力加速度,h是高度。代入已知值求解v。
答案:v=√(29.8m/s2h)六、應(yīng)用題1.一束光從空氣射入水中,入射角為30°,求折射角。
光從空氣射入水中,根據(jù)斯涅爾定律(Snell'sLaw),我們有\(zhòng)(n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2\),其中\(zhòng)(n_1\)和\(n_2\)分別是空氣和水的折射率,\(\theta_1\)是入射角,\(\theta_2\)是折射角。已知空氣的折射率\(n_1\approx1.00\),水的折射率\(n_2\approx1.33\),入射角\(\theta_1=30^\circ\)。計(jì)算折射角\(\theta_2\)。
2.一物體從靜止開(kāi)始沿水平面做勻加速直線運(yùn)動(dòng),加速度為2m/s2,求物體運(yùn)動(dòng)2秒后的速度。
使用勻加速直線運(yùn)動(dòng)的公式\(v=uat\),其中\(zhòng)(v\)是最終速度,\(u\)是初始速度(在本題中為0),\(a\)是加速度,\(t\)是時(shí)間。已知\(a=2\)m/s2,\(t=2\)s,計(jì)算\(v\)。
3.一個(gè)物體在水平面上受到一個(gè)水平向右的力F,物體質(zhì)量為m,求物體所受的摩擦力。
如果物體在水平面上靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng),則摩擦力\(f\)等于外力\(F\),即\(f=F\)。如果物體加速,摩擦力\(f\)將小于\(F\)。具體計(jì)算取決于物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和摩擦系數(shù)。
4.一個(gè)物體從高度h自由落下,不計(jì)空氣阻力,求物體落地時(shí)的速度。
使用自由落體運(yùn)動(dòng)的公式\(v^2=2gh\),其中\(zhòng)(g\)是重力加速度(約為9.8m/s2),\(h\)是高度。已知\(h\),計(jì)算\(v\)。
5.一個(gè)物體在水平面上受到一個(gè)水平向左的力F,物體質(zhì)量為m,求物體所受的摩擦力。
與第3題類(lèi)似,摩擦力的計(jì)算取決于物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和摩擦系數(shù)。
6.一個(gè)物體在水平面上做勻速圓周運(yùn)動(dòng),半徑為r,角速度為ω,求物體所受的向心力。
向心力\(F_c\)的計(jì)算公式為\(F_c=m\omega^2r\),其中\(zhòng)(m\)是物體質(zhì)量,\(\omega\)是角速度,\(r\)是圓周運(yùn)動(dòng)的半徑。已知\(m\),\(\omega\),和\(r\),計(jì)算\(F_c\)。
7.一個(gè)物體在水平面上受到一個(gè)水平向右的力F,物體質(zhì)量為m,求物體所受的摩擦力。
與第3題類(lèi)似,摩擦力的計(jì)算取決于物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和摩擦系數(shù)。
8.一個(gè)物體從高度h自由落下,不計(jì)空氣阻力,求物體落地時(shí)的速度。
與第4題相同,使用自由落體運(yùn)動(dòng)的公式\(v^2=2gh\)。
答案及解題思路:
1.答案:\(\theta_2\approx21.5^\circ\)
解題思路:使用斯涅爾定律\(n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2\)解出\(\theta_2\)。
2.答案:\(v=4\)m/s
解題思路:使用公式\(v=uat\),其中\(zhòng)(u=0\)m/s,\(a=2\)m/s2,\(t=2\)s。
3.答案:\(f=F\)(假設(shè)物體靜止或勻速運(yùn)動(dòng))
解題思路:根據(jù)牛頓第一定律,摩擦力\(f\)等于外力\(F\)。
4.答案:\(v=\sqrt{2gh}\)
解題思路:使用自由落體運(yùn)動(dòng)公式\(v^2=2gh\)。
5.答案:\(f=F\)(假設(shè)物體靜止或勻速運(yùn)動(dòng))
解題思路:根據(jù)牛頓第一定律,摩擦力\(f\)等于外力\(F\)。
6.答案:\(F_c=m\omega^2r\)
解題思路:使用向心力公式\(F_c=m\omega^2r\)。
7.答案:\(f=F\)(假設(shè)物體靜止或勻速運(yùn)動(dòng))
解題思路:根據(jù)牛頓第一定律,摩擦力\(f\)等于外力\(F\)。
8.答案:\(v=\sqrt{2gh}\)
解題思路:使用自由落體運(yùn)動(dòng)公式\(v^2=2gh\)。七、論述題1.論述光的反射定律在生活中的應(yīng)用。
解答:
光的反射定律在生活中的應(yīng)用非常廣泛。一些典型的應(yīng)用案例:
平面鏡成像:在日常生活中,平面鏡廣泛應(yīng)用于化妝、穿衣打扮等場(chǎng)合,利用光的反射原理成像。
潛望鏡:潛艇上的潛望鏡利用了光的反射原理,使得潛艇在水下也能觀察到水面上的情況。
雷達(dá):雷達(dá)系統(tǒng)通過(guò)發(fā)射電磁波并接收反射回來(lái)的波,來(lái)確定目標(biāo)的位置和速度,這是光的反射原理在雷達(dá)技術(shù)中的體現(xiàn)。
2.論述光的折射定律在生活中的應(yīng)用。
解答:
光的折射定律在生活中的應(yīng)用同樣十分豐富,一些實(shí)例:
眼鏡:眼鏡通過(guò)利用光的折射原理,矯正視力,幫助人們看清物體。
透鏡:透鏡利用光的折射原理,可以放大或縮小物體的圖像,廣泛應(yīng)用于相機(jī)、望遠(yuǎn)鏡等光學(xué)儀器中。
光纖通信:光
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