- 光的反射定律
- 共81题
光从液面到空气时的临界角C为45°,如图3-16所示,液面上有一点光源S发出一束光垂直入射到水平放置于液体中且到液面的距离为d的平面镜M上,当平面镜M绕垂直过中心O的轴以角速度做逆时针匀速转动时,观察者发现水面上有一光斑掠过,则观察者们观察到的光斑的光斑在水面上掠过的最大速度为多少?
正确答案
本题涉及平面镜的反射及全反射现象,需综合运用反射定律、速度的合成与分解、线速度与角速度的关系等知识求解,确定光斑掠移速度的极值点及其与平面镜转动角速度间的关系,是求解本例的关键。
设平面镜转过角时,光线反射到水面上的P点,光斑速度为
,如图3-17可知:
,而:
故:,
,而光从液体到空气的临界角为C,所以当
时达到最大值
,即:
.一点光源S经平面镜M成像于,人眼在P点可以观察到
,如右图所示.若S、M之间放一不太大的遮光板N,则 ( )
正确答案
BD
若在S、M之间放一不太大的遮光板N,点光源S发的光仍能射到镜面上,只是比不放遮光板N要少,因此S仍能在平面镜M中成像,A错B对.因人眼在P点,放不放遮光板,经镜面反射进入人眼的光线不变,故人眼观察到像的亮度将不变,C错D对.
(选修3-4选做题)
如图所示,是一块截面为正方形的玻璃砖,其边长30 cm。一束激光射到玻璃砖的面上(入射点为)进入玻璃砖后在面上的点(图中未画出)发生全反射,恰沿方向射出。其中为的中点,∠=30°,=7.5 cm,∠=30°。
(1)画出激光束在玻璃砖内的光路示意图,求出面上的反射点到点的距离;
(2)求出该玻璃砖的折射率。
(3)求出激光束在玻璃砖内的传播速度(真空中光速=3×108m/s)。
正确答案
解:(1)光路示意图如图所示,反射点为
由几何关系得
代入数据得20cm
(2)由(1)的计算得,
得sin=0.6
由折射定律得==
(3)由得激光束在玻璃砖内的传播速度
m/s
湖宽350m,在湖边高出水面30m的楼上观察湖对岸岸边一棵树在湖中的倒影,树尖的倒影恰被湖中一小船遮住,树高5m,此小船到楼房的水平距离约多长?
正确答案
如图为光路图AB为楼高,CD为树高,O为光线在湖面上反射点,BD为湖宽△ABC与△OCD相似,有=
将AB=30m,CD=5m,BD=350m分别代入解出小船到楼房的水平距离OB=300m.
答:小船到楼房的水平距离约300m.
MN是竖直放置的长L=0.5m的平面镜,观察者在A处观察,有一小球在某处自由下落,小球下落的轨迹与平面
镜相距d=0.25m,观察者能在镜中看到小球像的时间△t=0.2s,已知观察者的眼睛到镜面的距离s=0.5m,求小球从静止开始下落经多长时间,观察者才能在镜中看到小球的像.(要求正确作出光路图,g=10m/s2)
正确答案
正确作出光路图如图.
由平面镜成像规律及光路可逆可知,人在A处,能够观察到平面镜中虚像所对应的空间区域在如图所示的直线PM和QN所包围的区域中,小球在这一区间里运动的距离为图中ab的长度L′.
由于△aA′b∽△MA′N,△bA′c∽△NA′D,有
=
=
联立求L′=0.75m
设小球从静止下落时t人能看到,则:
L′=g(t+△t)2-
gt2
代人数据得 t=0.274s
答:小球从静止开始下落经0.275s观察者才能在镜中看到小球的像.
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