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题型:简答题
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简答题

如图,标有直角坐标系Oxy的白纸放在水平桌面上,半圆形玻璃砖放在白纸上,圆心在坐标的原点,直径与x轴重合,OA是画在白纸上的直线,  P1、P2是竖直插在直线OA上的两枚大头针,P3是竖直插在白纸上的第三枚大头针,α是直线OA与y轴正方向的夹角,β是直线OP3与y轴负方向的夹角,只要直线OA画得合适,且P3的位置取得正确,测得角α和β,便可求得玻璃的折射率n。某同学用上述方法测量玻璃的折射率,在他画出的直线OA上竖直插上了P1、 P2两枚大头针,但在y<0的区域内,不管眼睛放在何处,都无法透过玻璃砖看到P1、P2的像。

(1)他应该采取的措施是            

(2)若他己透过玻璃砖看到了P1、P2的像,确定了P3位置的方法是                            

(3)若他已正确地测得了的α、β的值,则玻璃的折射率n=              

正确答案

(1)减小α角(意思正确即可得分)      (2) 用P3挡住P1和P2的像   (3) sinβ/sinα

(1) 无法透过玻璃砖看到P1、P2的像是因为发生了全反射,减小入射角即可(2)用P3挡住P1和P2的像(3)由折射定律可知折射率为sinβ/sinα

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题型:填空题
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填空题

某学习小组在学习了光的色散后,做了如下实验:把四个大小完全一样的红色、黄色、绿色、紫色玻璃球置于一个大烧杯的底部,且排列成一排,并向玻璃杯中注入一定深度的水,然后从水面上方垂直俯视各小球,你认为______小球的视觉深度最浅.

正确答案

根据光路的可逆性可得,n=

i=∠AIB,r=∠AOB

则n==

当OB很接近OA时,BO=AO,BI=AI,得,n=,则h=

根据h=知,紫光的折射率最大,则紫色小球视深最小.

故答案为:紫色.

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题型:简答题
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简答题

一玻璃三棱镜,其截面为等腰三角形,顶角θ为锐角,折射率为。现在横截面内有一光线从其左侧面上半部射入棱镜。不考虑棱镜内部的反射。若保持入射线在过入射点的法线的下方一侧(如图),且要求入射角为任何值的光线都会从棱镜的右侧面射出,则顶角θ可在什么范围内取值?

正确答案

设入射光线经玻璃折射时,入射角为I,折射角为r,射至棱镜右侧面的入射角为

根据折射定律有

由几何关系得:②③④

时,由①式知有最大值(如图)

由②式得,

同时应小于玻璃对空气的全反射临界角,

由①②③④式和题给条件可得,棱镜顶角的取值范围为

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题型:简答题
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简答题

“光纤通信”利用了光的全反射原理.已知折射率为n、长为L的玻璃纤维置于空气中,很细的单色光从左端中点A射入恰好能在纤维中发生全反射,且最后从右端中点B射出,光路示意图如图所示.求:

(1)光在C点的入射角的正弦sinθC

(2)光在A点的入射角的正弦sinθA

(3)光从A点射入到从B点射出所经历的时间t.

正确答案

(1)光在纤维内恰好发生全反射,如图所示.

有:sinθc=

(2)设光线在A点的折射角为θ2,则:

sinθ2=sin(90°-θC)=cosθC=

得到:sinθ2=

又因:n==

解得:sinθA=

(3)由于=sinθC=,得:AC=n•AF

则光在玻璃纤维中运动的总路程为:s=nL

光在玻璃中传播的速度为:v=

所以光从A点射入到从B点射出所经历的时间为:t=

解得:t=

答:(1)光在C点的入射角的正弦sinθC

(2)光在A点的入射角的正弦sinθA

(3)光从A点射入到从B点射出所经历的时间为

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简答题

一束平行单色光以45°的入射角从空气射向由某种透明材料制成的半圆柱体的底面,其横截面图如图所示(O为圆心),发现只有P、Q之间的圆弧面上有光射出,通过实验确定射向P点的折射光线的入射点为O1点,测得∠OPO1也是45°,试求:

(1)该材料对入射光的折射率是多少?.

(2)圆柱弧面上能射出光线的部分与圆弧表面面积的比值是多少?

正确答案

(1)因为光在P点发生全反射,在P点的入射角为45度,根据sin45°=

解得n=

(2)根据折射定律,设光在直面上的折射角为θ,有=n

解得θ=30°.

根据几何关系得,∠O1OP=180°-60°-45°=75°

∠QOB=180°-120°-45°=15°

则∠POQ=90°,所以圆柱弧面上能射出光线的部分与圆弧表面面积的比值为1:2.

答:该材料对入射光的折射率是

(2)圆柱弧面上能射出光线的部分与圆弧表面面积的比值是1:2

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简答题

如图所示,△ABC为一直角三棱镜的截面,其顶角θ=30°,P为垂直于直线BCD的光屏,现一宽度等于AB的单色平行光束垂直射向AB面,在屏P上形成一条宽度等于的光带,试作出光路图并求棱镜的折射率。

正确答案

平行光束经棱镜折射后的出射光束仍是平行光束,如下图所示.图中θ1、θ2为AC面上入射角和折射角,根据折射定律,有

nsinθ1=sinθ2

设出射光线与水平方向成角,则

θ21

由于== 

所以= 

==tanθ

所以tan==

可得=30°,θ2=60°,所以n==

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题型:填空题
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填空题

正确答案

AD

光的频率较大,玻璃对它的折射率越大,从平行板玻璃另一面射出时偏离原传播方向越大。由图知玻璃对a的折射率较大,对b的折射率较小,即b光频率较小,即波长较长,故 A、D正确。

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简答题

一长直杆长1.5 m,垂直立于底部平坦、水面平静无波的游泳池中,露出水面部分高0.3 m,当阳光以与水面成37°的夹角入射时,杆在游泳池底部所成的影长为多少?(已知水的折射率n=.)

正确答案

1.3 m

依题意作图如图所示,依据折射定律n=,得sin r=,r=37°,

影长s=0.3×tan 53° m+1.2×tan 37° m=0.3×m+1.2×m=1.3 m.

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题型:简答题
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简答题

如图所示,一贮液池高为H,某人手持手电筒向空池中照射时,光斑落在左边池壁上a处,已知a与池底相距h.现保持手电筒照射方向不变,当池中注满液体后光斑恰好落在出液口处,此时液面上的光斑与左边池壁相距L,求:

(1)液体的折射率.

(2)若光在空气中的速度为c,则光在液体中的速度为多大?

正确答案

(1)根据数学知识得:sini=,sinr=

则折射率为n==

(2)光在液体中的速度为v==

答:

(1)液体的折射率为

(2)若光在空气中的速度为c,则光在液体中的速度为

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题型:简答题
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简答题

如图所示,AOB是由某种透明物质制成的圆柱体横截面(O为圆心)折射率。今有一束平行光以45°的入射角向柱体的OA平面,这些光线中有一部分不能从柱体的AB面上射出,设凡射到OB面的光线全部被吸收,也不考虑OA面的反射,求圆柱AB面上能射出光线的部分占AB表面的几分之几?

正确答案

O点射入的光线,折射角为r,根据折射定律有:

            ①

解得r=30°             ②

从某位置P点入射的光线,折射到AB弧面上Q点时,

入射角恰等于临界角C,有:

               ③

代入数据得:C=45°      ④

PQO中∠=180°-90°-r=15°

所以能射出的光线区域对应的圆心角

     ⑥

能射出光线的部分占AB面的比例为                 ⑦

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