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题型:简答题
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简答题

如图所示.用折射宰n=的玻璃做成一个外径为R的半球形空心球壳.一束与O′O平行的平行光射向此半球的外表面,若让一个半径为R的圆形遮光板的圆心过O′O轴,并且垂直该轴放置则球壳内部恰好没有光线射入,问:

(1)临界光线射人球壳时的折射角r为多大?

(2)球壳的内径R′为多少?

正确答案

(1)由题图和几何知识sini=

由折射率的定义式n=

联立解出r=30°

(2)对临界光线sinC=

在题图△oab中,由正弦定理:=

联立解出R=R.                                               

答:(1)临界光线射人球壳时的折射角r为30°.

(2)球壳的内径R′为R.

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简答题

如图所示,直角玻璃棱镜中∠A=70°,入射光线垂直于AC面,求光线从棱镜第一次射入空气时的折射角,并作光路图,已知玻璃的折射率为

正确答案

解:光从玻璃射入空气的临界角为45°,作光路图如图所示,第一次射到AB面上时,入射角∠1=70°,发生全反射,再射到BC面上,这时入射角∠2=50°,大于临界角,发生全反射。再射到AB面上时,入射角∠3=30°,发生折射,根据,可知折射角∠4=45°

 

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简答题

一组平行的细激光束,垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上,如图所示。已知光线I沿直线穿过玻璃,它的入射点是O,光线Ⅱ的入射点为A,穿过玻璃后两条光线交于一点。已知玻璃截面的圆半径为R,OA=,玻璃的折射率。求两条光线射出玻璃后的交点与O点的距离。

正确答案

R

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简答题

如图所示,两面平行的玻璃砖下表面涂有反射物质,一束单色光与玻璃砖的上表面成30°角入射,在其右端垂直标尺上形成了A、B两个光斑,A、B间距为4cm,已知玻璃砖的折射率为,画出形成两光斑的光路图,并求此玻璃砖的厚度d.

正确答案

光路图如图

光束入射角由i=90°-30°=60°由n=得:r=30°

由几何关系有:CEsin30°=ABsin60°且CE=2dtanr

代入数据解得:d=6cm

答:玻璃砖的厚度为6cm.

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简答题

如图所示为一直角棱镜ABC,光从空气中以入射角θ从AB面上的P点进入棱镜,在AC面恰无光线射出.

①求棱镜的折射率.

②要使该光线能从AC面射出,说明θ角应如何变化?

正确答案

①由折射定律得:n=

由题可知光线在AC面上恰好发生全反射,入射角等于临界角C.

由几何知识有:r+C=90°

根据临界角公式有 sinC=

联立解得:n=

②要有光线从AC面射出,则光线在AC界面上的入射角应减小,AB界面上的折射角r要增大,根据n=知,入射角θ应增大.

答:

①棱镜的折射率为

②要使该光线能从AC面射出,θ角应增大.

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简答题

某透明物体的横截面如图所示,其中ABC为直角三角形,AB为直角边,长度为2L,=45, ADC为一圆弧,其圆心在AC边的中点,此透明物体的折射率为n=2.0.若一束宽度与AB边长度相等的平行光从AB边垂直射入透明物体,试由光路图画出光线从ADC圆弧射出的区域,并求此区域的圆弧长度s.(不考虑经ADC圆弧反射后的光线)

正确答案

如右图,作出两条边缘光线,所求光线射出的区域为EDF.………………………(1分)

从圆弧ADC射出的边缘光线对应的入射角等于材料的临界角,因………(1分)

=30°.由几何关系得:

圆弧EDF长度为s=2……………………………………………………………………(1分)

故所求………………………………………………………………………………(1分)

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简答题

如图10所示,半圆形玻璃砖的半径为R,光屏PQ置于直径的右端并与直径垂直,一复色光与竖直方向成α=30°角射入玻璃砖的圆心,由于复色光中含有两种单色光,故在光屏上出现了两个光斑,玻璃对这两种单色光的折射率分别为n1=和n2=

求:(1)这两个光斑之间的距离;

(2)为使光屏上的光斑消失,复色光的入射角至少为多少?

正确答案

(1)作出光路图如图,由折射定律有:

n1=,n2=

代入数据得:β1=45°,β2=60°

故有AB=PA-PB=-=(1-)R

(2)当两种色光在界面处均发生全反射时光斑消失,随入射角α增大,玻璃对其折射率为n2的色光先发生全反射,后对折射率为n1的色光发生全反射.

故sinC==所以α=C=45°

答:(1)这两个光斑之间的距离=(1-)R;

(2)为使光屏上的光斑消失,复色光的入射角至少为45°.

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简答题

如图所示,半圆形玻璃砖的半径R=10 cm,折射率,直径AB与屏MN垂直并接触于A点。一细束单色光a以入射角θ1=30°沿半径射向玻璃砖的圆心O,在屏MN上出现了两个光斑,求这两个光斑间的距离L。

正确答案

解:作出光路图如图所示

根据折射定律知

L1=Rtan30°

L2=Rtan60°

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简答题

安全门上的观察孔,直径d=4cm,门的厚度L=3.464cm,为了扩大向外观察的范围,在孔中嵌入折射率为的圆柱形玻璃,圆柱体轴线与门面垂直,如图所示.从圆柱底面中心看出去,可以看到的门外入射光线与轴线间的夹角称做视场角.求:嵌入玻璃后的视场角.

正确答案

设折射角为α.作出光路图如图所示.

由几何关系解得

tanα====

则得α=30°

由光的折射规律得 n=

代入解得θ=60°

所以嵌入玻璃后的视场角为2×60°=120°.

答:嵌入玻璃后的视场角为120°.

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简答题

安全门上的观察孔,直径d=4cm,门的厚度L=3.464cm,为了扩大向外观察的范围,在孔中嵌入折射率为的圆柱形玻璃,圆柱体轴线与门面垂直,如图所示.从圆柱底面中心看出去,可以看到的门外入射光线与轴线间的夹角称做视场角.求:嵌入玻璃后的视场角.

正确答案

设折射角为α.作出光路图如图所示.

由几何关系解得

tanα====

则得α=30°

由光的折射规律得 n=

代入解得θ=60°

所以嵌入玻璃后的视场角为2×60°=120°.

答:嵌入玻璃后的视场角为120°.

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