- 光的折射:折射率
- 共2037题
一个等腰直角三棱镜的截面ABC如图甲所示,一细束绿光从AB面的P点沿平行底面BC方向射人棱镜后,经BC面反射,再从AC面的Q点射出,且有PQ∥BC(图中未画光在棱镜内的光路).若棱镜对绿光的折射率是,则绿光在棱镜中的传播速度是 m/s;如果将一束蓝光沿同样的路径从P点射入三棱镜,也有光线从AC射出,请在图乙中定性作出出射光线(虚线表示绿光的出射光线).
正确答案
;
试题分析:在介质中的光的传播,
因蓝光的折射率大于绿光的折射率,则其射出路线为图中的实线如下图
(10分)如图,一透明球体置于空气中,球半径R=10cm,折射率n= .MN是一条通过球心的直线,单色细光束AB平行于MN射向球体,B为入射点,AB与MN间距为5
cm,CD为出射光线.
(1)补全光路并求出光从B点传到C点的时间;
(2)求CD与MN所成的角α.(写出求解过程)
正确答案
(1) t= 10-9s.(2)α=30°
试题分析:1)连接BC,如图 (2分)
在B点光线的入射角、折射角分别为i、γ,
sini= .所以,i=45° (2分)
由折射定律:在B点有n= ,(1分)
sinγ= ,故γ=30°; (2分)
BC=2Rcosγ,v=
t=10-9s. (1分)
(2)由几何关系可知∠COP=15°,∠OCP=135°,α=30° (2分)
(选修3-4模块)
(1)下列说法中正确的有
A.不管光源与观察者是否存在相对运动,观察者观察到的光速是不变的
B.水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象
C.在光导纤维束内传送图象是利用光的色散现象
D.声源向静止的观察者运动,观察者接收到的频率小于声源的频率
(2)如图1所示为一个向右传播的t=0时刻的横波波形图,已知波从O点传到D点用0.2s,该波的波速为______m/s,频率为______Hz;t=0时,图中“A、B、C、D、E、F、G、H、I、J”各质点中,向y轴正方向运动的速率最大的质点是.
(3)图示2是一透明的圆柱体的横截面,其半径R=20cm,折射率为,AB是一条直径,今有一束平行光沿AB方向射向圆柱体,试求:
①光在圆柱体中的传播速度;
②距离直线AB多远的入射光线,折射后恰经过B点.
正确答案
(1)A、根据相对认原理可知,不管光源与观察者是否存在相对运动,观察者观察到的光速是不变的.故A正确.
B、水面上的油膜呈现彩色是光的干涉现象.故B正确.
C、在光导纤维束内传送图象是利用光的全反射原理.故C错误.
D、声源向静止的观察者运动时,产生多普勒效应,则观察者接收到的频率大于声源的频率.故D错误.
故选AB
(2)已知波从O点传到D点用0.2s,则波速为v==
m/s=10m/s.由v=λf得:f=
=
Hz=2.5Hz.t=0时,图中“A、B、C、D、E、F、G、H、I、J”各质点中,向y轴正方向运动的速率最大的质点有D.
(3)①由v=得:光在圆柱体中的传播速度为v=
×108m/s.
②设光线PC经过折射后恰好经过B点,作出光路图如图,由几何知识得:α=2β,又n==
解得,α=60°
光线PC到直线AB的距离为CD=Rsinα=10cm
答:(1)AB;(2)10,2.5,D;(3)①光在圆柱体中的传播速度是×108m/s.②距离直线AB10
cm的入射光线,折射后恰经过B点.
如图所示,空气中有一折射率为的玻璃柱体,其横截面是圆心角为90°、半径为R的扇形OAB.一束平行光平行于横截面,以45°入射角照射到OA上,OB不透光.若只考虑首次入射到圆弧
上的光,则
上有光透出部分的弧长为______.
正确答案
根据折射定律有:=
,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:sinC=,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°
所以有光透出的部分的弧长为πR.
故答案为:πR.
如图,矩形ABCD为一水平放置的玻璃砖的截面,在截面所在平面内有一细束激光照射玻璃砖,入射点距底面的高度为h,反射光线和折射光线的底面所在平面的交点到AB的距离分别为l1和l2。在截面所在平面内,改变激光束在AB面上入射点的高度和入射角的大小,当折射光线与底面的交点到AB的距离为l3时,光线恰好不能从底面射出。求此时入射点距底面的高度H。
正确答案
试题分析:设玻璃砖的折射率为n,入射角和反射角为,折射角为
,由光的折射定律
根据几何关系,有
联立以上各式得
根据题意,折射光线在某一点刚好无法从底面射出,此时发生全反射。设在底面发生全反射时的入射角为,有
由几何关系得
联立可得
(9分)一个半圆形玻璃砖,某横截面半径为R的半圆,AB为半圆的直径。O为圆心,如图所示,玻璃的折射率为
(i)一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面,若光线到达上表面后,都能从该表面射出,则入射光束在AB上的最大宽度为多少?
(ii)一细束光线在O点左侧与O相距处垂直于AB从下方入射,求此光线从玻璃砖射出点的位置
正确答案
(i)(ii)右侧与O相距
试题分析:(i)光线垂直AB面入射后传播方向不变,在圆弧面发生折射,射入射角为,如下图所示
出射时发生全反射的临界角,即可得
根据对称性可得入射光的宽度
(ii)由于所以一细束光线在O点左侧与O相距
处垂直于AB从下方入射后在圆弧面发生全反射,根据几何关系可得入射角
,即
在圆弧面反射后根据几何关系入射角仍为,由此发生第三次反射,如下图所示,根据几何关系,可得
所以出射点在O点右侧处。
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
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,
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点刚好发生全反射,故
②
设线段OA在立方体上表面的投影长为RA,由几何关系,有
③
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
④
某种透明物质制成的直角三棱镜ABC,折射率为n,角A等于30°。一细束光线在纸面内从O点射入棱镜,如图所示,当入射角为时,发现刚好无光线从AC面射出,光线垂直于BC面射出。求:
①透明物质的折射率n。
②光线的入射角。(结果可以用
的三角函数表示)
正确答案
①②
:①由题意可知,光线射向AC面恰好发生全反射,反射光线垂直于BC面从棱镜射出,光路图如下图。
设该透明物质的临界角为C,由几何关系可知
C=θ1=θ2=60°,sinC=1/n,
解得n=。…………………………………(1分)
②由几何关系得:r=30°……(1分)
由折射定律…………………(1分)
……………………………(1分)
如图所示,截面为等腰三角形的玻璃砖,顶角为30°,入射光线DO垂直于AB边射入玻璃内,从AC边射出时偏向角为30°,则此玻璃的折射率为______.
正确答案
当光垂直入射时,由于入射角为零,所以折射角也为零.
由于三棱镜的顶角是30°可知,当光再次入射时,入射角为30°,而折射角则为60°,
由折射定律可求出折射率n==
.
故答案为:.
如图所示,OBCD为半圆柱体玻璃的横截面,OD为直径,一束由红光和紫光组成的复色光沿AO方向从真空斜射入玻璃,B、C点为两单色光的射出点(设光线在B、C处未发生全反射)。已知从B点射出的单色光由O到B的传播时间为t。
①若OB、OC两束单色光在真空中的波长分别为λB、λC,试比较λB、λC的大小。
②求从C点射出的单色光由O到C的传播时间tC。
正确答案
(1)λB<λC;(2)t
试题分析:①红光的折射率小,频率小,波长大。进入玻璃后红光偏折得少,故光为红光,故λB<λC(2分)
②如图,作界面的法线,设圆柱体的直径为,入射角为θ,折射角分别为θB、θC,连结、。(1分)
由折射定律得(1分)
(1分)
故(1分)
已知(1分)
所以(1分)
即(1分)
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