- 全反射,临界角
- 共282题
如图13-9所示为一根光导纤维的剖面图,其芯线介质的折射率为n1,外套包层介质的折射率为n2.要使光在芯线中靠全反射传输,求光在光导纤维端面处由空气入射时入射角i的最大值.
图13-9
正确答案
据题意已知n1>n2,光在芯线与外套之界面发生全反射,作光路图如图39所示.
图39
由n1、n2就可根据折射定律求得临界角A,Φ角必须等于大于A.Φ角越大对光的传输越有利.从图可看出Φ+r=90°题意要求最大的i角对应最大的r角,对应最小的Φ角,而Φ角又必须等于或大于A.
根据光的折射定律
①
(-r)=Φ≥A
所以r≤-A
sinr≤sin(-A)="cosA " ②
由①②式sinr≤
在光导纤维的左端面处,由光的折射定律有
因为sini=n1sinr
所以sini≤
题意求i的最大值,所以上式取等号,即
sini=
一束光从某介质射向空气,当入射角等于42°时发生全反射现象,求光在该介质中的光速等于多少?
正确答案
2.0×108 m/s
根据全反射条件求出介质的折射率n,再根据折射率的公式,可求出v.
由折射定律:
所以
代入数据sin42°=
所以v=3.0×108×0.67 m/s=2.0×108 m/s.
一束细光束由真空沿着径向射入一块半圆柱形透明体,如图(a)所示,对其射出后的折射光线的强度进行记录,发现折射光线的强度随着θ的变化而变化,如图(b)的图线所示,求此透明体的临界角和折射率。
正确答案
60°
试题分析:从图像中可以看出当时,即入射角为60°时,折射光线强度为零,故此时发生全反射,所以有
点评:本题关键理解当光发生全反射时折射光线强度为零
一个横截面为矩形、粗细均匀的折射率为n的玻璃棒,被弯成如图所示的半圆形状,其内半径为,玻璃棒横截面宽为
。如果一束平行光垂直于玻璃棒水平端面
射入,并使之全部从水平端面
射出,则
与
的最小比值为________________。
正确答案
从A端口的最右边一点发生全反射,其他的光线就都能发生全反射了,由光路图可知,可得
与
的比值为
一束单色光由左侧时 的清水的薄壁圆柱比,图2为过轴线的截面图,调 整入射角α,光线拾好在不和空气的界面上发生全反射,已知水的折射角为,α的值。
正确答案
见解析
(2)当光线在水面发生全放射时有,当光线从左侧射入时,由折射定律有
,联立这两式代入数据可得
。
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