- 全反射
- 共59题
一玻璃立方体中心有一点状光源。今在立方体的部分表面镀上不透明薄膜,以致从光源发出的光线只经过一次折射不能透出立方体。已知该玻璃的折射率为,求镀膜的面积与立方体表面积之比的最小值。
正确答案
解析
如图,考虑从玻璃立方体中心O点发出的一条光线,假设它斜射到玻璃立方体上表面发生折射。根据折射定律有
①
式中,n是玻璃的折射率,入射角等于θ,α是折射角。
现假设A点是上表面面积最小的不透明薄膜边缘上的一点。由题意,在A点刚好发生全发射,故
②
设光线OA在立方体上表面的投影长为RA,由几何关系有
③
式中a为玻璃立方体的边长。由①②③式得
④
由题给数据得
⑤
由题意,上表面所镀的面积最小的不透明薄膜应是半径为RA的圆。所求的镀膜面积与玻璃立方体的表面积S之比为
⑥
由⑤⑥式得
⑦
知识点
在一次讨论中,老师问道:“假如水中相同深度处有a、b、c三种不同颜色的单色点光源,有人在水面上方同等条件下观测发现,b在水下的像最深,c照亮水面的面积比a的大,关于这三种光在水中的性质,同学们能做出什么判断?”有同学回答如下:
①c光的频率最大 ②a光的传播速度最小
③b光的折射率最大 ④a光的波长比b光的短
根据老师的的假定,以上回答正确的是
正确答案
解析
由视深h′=,知b光的折射率最小,由c光照亮的面积比a的大,知临界角Cc>Ca,由sinC=,得折射率na>nc,则三种色光的折射率关系为na>nc>nb,③错,故选项B、D错误;由na>nc>nb知三种色光的频率为νa>νc>νb,①错,故选项A错误,则选项C正确。
知识点
(1)激光具有相干性好,平行度好、亮度高等特点,在科学技术和日常生活中应用广泛,下面关于激光的叙述正确的是 。
a激光是纵波
b频率相同的激光在不同介质中的波长相同
c两束频率不同的激光能产生干涉现象
d利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
(2)如图甲所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为5.30×m,屏上P点距双缝和的路程差为7.95×m,则在这里出现的应是 (选填“明条纹”或“暗条纹”),现改用波长为6.30×m的激光进行上述实验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将 (选填“变宽”、“变窄”或“不变”)。
(3)如图乙所示,一束激光从O点由空气射入厚度均匀的介质,经下表面反射后,从上面的A点射出,已知入射角为i,A与O 相距l,介质的折射率为n,试求介质的厚度d。
正确答案
(1)d;
(2)暗条纹;变宽。
(3)
解析
(1)激光是电磁波,为横波,A错;频率相同的激光在不同介质中的波长是不同的,B错;能产生干涉的条件是两列光的频率相同,C错;测定距离就是利用激光的平行度高的特性,D正确。
(2),波程差是半波长的奇数倍,是暗条纹。
,变大,变大,变宽。
(3)设折射角为r,折射定律;几何关系
解得
知识点
如题20图所示,空气中有一折射率为的玻璃柱体,其横截而是圆心角为90o,、半径为R的扇形OAB、一束平行光平行于横截面,以45o入射角射到OA上,OB不透光,若考虑首次入射到圆弧上的光,则 上有光透出的部分的弧长为
正确答案
解析
根据折射定律,可得光进入玻璃后光线与竖直方向的夹角为30°。过O的光线垂直入射到AB界面上点C射出,C到B之间没有光线射出;越接近A的光线入射到AB界面上时的入射角越大,发生全反射的可能性越大,根据临界角公式得临界角为45°,如果AB界面上的临界点为D,此光线在AO界面上点E入射,在三角形ODE中可求得OD与水平方向的夹角为180°-(120°+45°)=15°,所以A到D之间没有光线射出。 由此可得没有光线射出的圆弧对应圆心角为90°-(30°+15°)=45°,为。
知识点
如图,一束光由空气射向半圆柱体玻璃砖,O点为该玻璃砖截面的圆心,下图能正确描述其光路图的是( )
正确答案
解析
略
知识点
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