- 光的折射:折射率
- 共2037题
如图所示,横截面是直角三角形ABC的三棱镜对红光的折射率为n1,对紫光的折射率为n2.一束很细的白光由棱镜的一个侧面AB垂直射入,从另一个侧面AC折射出来.已知棱镜的顶角∠A=30°,AC边平行于光屏MN,且与光屏的距离为L.求在光屏上得到的可见光谱的宽度.
正确答案
本题考查光的色散.光路如图所示.
设射到屏上的红光和紫光偏离O点的距离分别为d1和d2,折射角分别为θ2和θ3,入射角θ1=30°,则由折射定律
(2分)
(2分)
得sinθ2=n1sinθ1=n1 (1分)
sinθ3=n2sinθ1=n2
(1分)
则d1=Ltanθ2=L (1分)
d2=Ltanθ3=L (1分)
则可见光谱的宽度为
d2-d1=L().
略
如图所示为一个透明介质制成的半径为R的球,透明介质的折射率为n,球心为O.透明球内有一点光源S,S距球心O的距离为R/n.试证明:光源S发出的光射到右边球面上,经球面折射后能形成像,并求出像
的位置.
正确答案
如图所示,设入射角为i入射光与主轴的夹角为θ,折射角为r。在三角形PSO中,由三角形关系可知:
如图所示,设入射角为i入射光与主轴的夹角为θ,折射角为r。在三角形PSO中,由三角形关系可知:
如图所示,等腰直角三棱镜放在真空中,斜边BC=d,一束单色光以60°的入射角从AB侧面中点入射,折射后再从AC侧面折射出,已知三棱镜的折射率n=,单色光在真空中的光速为c,求此单色光通过三棱镜的时间。
正确答案
在AB面上单色光发生折射,光路如图 (2分)
由折射定律知 =nα=45°(3分)
故光在棱镜内传播的路径DE应
与BC平行且DE=d
在棱镜内光速v==
(3分)
所以t==
(2分)
(8分)半径为R的半圆柱形玻璃,横截面如图12所示,O为圆心,已知玻璃的折射率为。一束与MN平面成45°的平行光束从空气射到玻璃的半圆柱面上,经玻璃折射后,有部分光能从MN平面上射出,求能从MN射出的光束的宽度为多少?
正确答案
如图所示,进入玻璃中的光线①沿半径方向直达球心位置O,且入射角等于临界角,恰好在O点发生全反射。光线①左侧的光线(如:光线②)经球面折射后,射在MN上的入射角一定大于临界角,在MN上发生全反射,不能射出,光线①右侧的光线经半球面折射后,射到MN面上的入射角均小于临界角,能从MN面上射出,最右边射向半球的光线③与球面相切,入射角°,由折射定律知
得
°
故光线③将垂直MN射出,所以在MN上面射出光束宽度应为
OE=
一人在河面上游泳时见到与他的眼睛在同一竖直线的河底有一个红色小物体,当这个人向前游了3m后忽然看不到那个红色小物体了,水对该光的折射率n=4/3。求:
(1)该光在水中的传播速度;
(2)估算这条河的深度。(画出光路图)
正确答案
(4分)
(4分)
如图所示:水平放置的纸板M上有直径8cm的圆孔,光屏N与M相距6cm,点光源S在圆孔中心正上方相距6cm处,在纸板上面放一厚度为cm的玻璃砖(盖住整个圆孔)时,光屏上光斑直径为20cm,求玻璃板的折射率?
正确答案
如图所示:
一棱镜的截面为直角三角形ABC,∠A=30°,斜边AB=8cm.棱镜材料的折射率为n=
.在此截面所在的平面内,一条光线以45°的入射角从AC边的中点M射入棱镜(如图所示)求:
(1)光从棱镜射到空气的临界角;
(2)求光从入射到第一次射出棱镜在棱镜所需的时间.
正确答案
(1)由sinC=得:
光从棱镜射向空气是临界角为45°;
(2)光在玻璃中的速度为:v=
由数学知识得:=
=6
cm
=3
cm
t==6×10-10s
答:(1)光从棱镜射到空气的临界角为45°;
(2)求光从入射到第一次射出棱镜在棱镜所需的时间为6×10-10s.
一束细光束由真空沿着半径方向射入一块半圆柱形透明体,如图甲所示,其射出后的折射光线的强度进行记录,发现折射光线的强度随着θ的变化而变化,如图乙所示.此透明体的临界角为______,折射率为______.
正确答案
由图看出,当θ≤30°时,折射光线的强度为零,即折射光线消失,说明该介质全反射的临界角为 C=90°-θ=90°-30°=60°;
由sinC=得,折射率n=
=
=1.15;
故答案为:60°,1.15.
光从某介质射入空气,入射角θ1从零开始增大到某一值的过程中,折射角θ2也随之增大,则下列说法中正确的是( )
正确答案
BC
由折射率概念可知:折射率与介质有关,对于同一束光介质的折射率不变,即不变,又
,故n始终大于1.
测定玻璃砖折射率的实验如图13-1-18所示,在把玻璃砖放在白纸上之前应在纸上先画好三条直线,它们分别是______________、______________、______________,最后按正确的要求插上大头针P3、P4,由P3、P4的位置决定了光线的的______________方向,从而确定了折射光线______________的方向.
图13-1-18
正确答案
aa′ MM′ AO O′B O′O
首先画出直线aa′代表玻璃砖的一个侧面,再画MM′表示法线,画AO表示入射光线,根据光沿直线传播的经验,利用大头针P3P4确定出射光线,也就确定了出射光线的出射点O′,画出OO′直线为折射光线.
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