- 光的折射:折射率
- 共2037题
(4分)空中有一只小鸟,距水面3 m,在其正下方距水面4 m深处的水中有一条鱼。已知水的折射率为4/3,则鸟看水中的鱼离它多远 ,鱼看天上的鸟离它多远 。
正确答案
6m;8m
从空气往水看,折射率就是3/4,但是从水往空气看,折射率正好是分子分母颠倒的4/3。鸟看鱼距离是:3+4*(3/4)距离是6m。但是与看鸟距离就是:4+3(4/3)距离是8m
在一游泳池底有三个色球,颜色分别是红、黄、紫.从水面观察它们的深度,会发现______色球较浅,这是因为______.
正确答案
光线从水中射入空气中折射时,折射角大于入射角,所以,水面上方的人看水中的球觉得变浅.因为紫光在水中折射率最大,相同入射角时,折射角最大,水面上方的人看水中的紫色球较浅.
故答案为:紫,紫光在水中折射率最大.
一个大游泳池,池底是水平面,池中水深1.2米.有一根竹杆竖直立于池底,浸入水中的部分正好是全长的一半,阳光与水平方向成37°射入,池底杆影长2.5米,则可知水的折射率为______.(sin37°=0.6,cos37°=0.8).
正确答案
作出光路图.如图所示.
根据几何知识得:BD=ABcot37°=1.2×m=1.6m
则:EF=EC-FC=2.5m-1.6m=0.9m
则得:入射角:i=90°-37°=53°.
由数学知识得:sinr==
=0.6
则折射率:n==
=
故答案为:.
(6分)如图所示是透明圆柱形介质的横截面,BC为圆的直径。一束单色光沿AB方向入射,ABC=120o。光自B点进入介质内只经过一次折射后从介质中射出,出射光线平行于BC。
①求介质的折射率;
②若改变ABC的大小,则从B点射入介质中的单色光能否在介质的内表面发生全反射?答: (填“能”或“不能”)
正确答案
①;②不能;
试题分析:
①入射角i=180°-∠ABC=60°;设光线从圆柱形介质中的出射点为D,出射光线DE
由对称性和光路可逆原理知:α=60°
因DE∥BC,故β=60°,∴∠BOD=120°
∴光线在B点的折射角:r=30°
折射率:
②不能
(选修模块3—4)(7分)
(1)(3分)运动周期为T,振幅为A,位于x=0点的被波源从平衡位置沿y轴正向开始做简谐运动,该波源产生的一维简谐横波沿x轴正向传播,波速为v,传播过程中无能量损失,一段时间后,该振动传播至某质点p,关于质点p振动的说法正确的是 .
E.若p点与波源距离s=淄T,则质点p的位移与波源的相同
(2)(4分)如图所示是一种折射率n=1.5的棱镜,现有一束光线沿MN的方向射到棱镜的AB界面上,入射角的正弦值为sini=0.75.求:
(1)光在棱镜中传播的速率;
(2)画出此束光线进入棱镜后又射出棱镜的光路图,要求写出简要的分析过程.(不考虑返回到AB和BC面上的光线).
正确答案
(1)ABE…………………………………………………………………3分
(2)(1)由折射率公式n=代入数据得v=2×108m/s………………1分
(2)设光线进入棱镜后的折射角为r
由=n得r=30°……………………………………………………1分
在△NBD中,∠BND=60°,∠BDN=45°,光线射到BC界面时的入射角i1=60°-∠BDN=45°,在BC界面上发生全反射故光线沿DE方向垂直于AC边射出棱镜.…………………………1分
作出光路图……………………………………………………………………1分
(1)p质点振动情况跟波源完全相同,周期一定为T,开始振动的方向与波源相同,因为振动过程中无能量损失,所以振幅不变,若p点与波源距离整数个波长,则质点p的位移与波源的相同,所以选ABE
(2)(1)由折射率公式n=代入数据得v=2×108m/s
(2)设光线进入棱镜后的折射角为r
由=n得r=30°
在△NBD中,∠BND=60°,∠BDN=45°,光线射到BC界面时的入射角i1=60°-∠BDN=45°,在BC界面上发生全反射故光线沿DE方向垂直于AC边射出棱镜.
如图可得光路
如图所示,用某种折射率较大的透光物质制成的直角三棱镜ABC,已知∠BAC=90°,∠ABC=30°.在垂直于AC面的直线MN上插上两枚大头针P1、P2,在AB面的左侧通过棱镜观察大头针P1、P2的像,调整视线方向,直到P1的像被P2的像挡住,在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4,使P3挡住______的像,使P4挡住______和______的像,记下P3、P4和棱镜的位置,移去大头针和三棱镜,过P3、P4作直线与AB面交于D,量出该直线与AB间的夹角为45°,则该物质的折射率n=______,并作出光路图标出D的位置.
正确答案
在AB面的左侧透过棱镜观察大头针P1、P2的像,调整视线方向,直到P1的像被P2的像挡住,再在观察的这一侧先后插上两枚大头针P3、P4,使P3挡住P1、P2,P4挡住P1、P2以及P3的像.则知P1、P2在入射光线上,P3、P4在出射光线,连接P1、P2作为入射光线,连接P3、P4,作为出射光线,再作出折射光线,如图.
由几何知识得到入射角i=30°,又折射角r=45°,则折射率n==
.
画出光路图如图.
故答案为:P2,P3,P2,
古希腊某地理学家通过长期观测,发现6月21日正午时刻,在北半球A城阳光与铅直方向成7.5°角下射,而在A城正南方,与A城地面距离为L的B城,阳光恰好沿铅直方向下射.射到地球上的太阳光可视为平行光.据此他估算出了地球的半径.试写出估算地球半径的表达式R=______.
正确答案
作出示意图如图所示.
由题意得
L=2πR×
可得R=.
故答案为:.
如图所示用某种透明材料制成一块等腰直角棱镜,其顶点为A、B、C,使光线从AB面入射,调整到入射角θ取某个特殊值,恰能使它射入棱镜后在AC面上满足全反射临界条件.试求此材料的折射率n的大小.
正确答案
依题意画光路图,设光从AB面进入棱镜的入射角为θ时,对应的折射角为θ1,折射光线DE射到AC界面时入射角为θ2,此时光线恰沿AC面射出.
设折射率为n,在△ADE中,(90°-θ1)+(90°-θ2)+45°=180°,得θ1=45°-θ2sinθ1=sin(45°-θ2)=sin45°cosθ2-cos45°sinθ2=(cosθ2-sinθ2)
据题意sinθ2=,则 cosθ2=
=
所以sinθ1=(
-
)=
(
-1)①
据折射率定义式得n=②
由①②二式解得:n=
答:此材料的折射率n的大小为.
(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5.30×10-7m,屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10-7m,则在这里出现的应是______ (选填“明条纹”或“暗条纹”).现改用波长为6.30×10-7m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0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)A、激光属于电磁波,电磁波为横波,故A错误;
B、频率相同的激光在不同介质中频率不变,但波速不同,由v=λf知,波长也不同,真空中波长最长,其它介质中波长小于真空中波长,故B错误;
C、波产生干涉的前提条件是频率相同,两束频率不同的激光不能产生干涉现象,故C错误;
D、利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离,故D正确;
故选D
(2)屏上P点距双缝s1和s2的路程差为7.95×10-7m,则n==
3,3是奇数,故在P点出现暗条纹.
根据△x=λ知,波长变大,则条纹间距变宽.
(3)由=n得:sinr=
①
由几何关系得:介质的厚度d=cotr=
l•
②
由①②解得,d=.
故答案为:
(1)D;
(2)暗,变宽.
(3)介质的厚度d为.
(9分)如图所示,折射率n=的半圆形玻璃砖置于光屏MN的上方,其平面AB到MN的距离为h=10cm一束单色光沿图示方向射向圆心O,经玻璃砖后射到光屏上的O′点.现使玻璃砖绕圆心O点顺时针转动,经玻璃砖后射到光屏上的光点将向哪个方向移动?光点离O′点最远是多少?
正确答案
向右移动;10cm.
试题分析:光屏上的光点将向右移动;设玻璃砖转过α角时光点离O′点最远,记此时光点位置为A,此时光线在玻璃砖的平面上恰好发生全反射,临界角为C.由折射定律有 ;
由几何关系知,全反射的临界角C=α=45°
光点A到O′的距离cm
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