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题型:简答题
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简答题

⑴(5分)如图所示,质点O在垂直x轴方向上做简谐振动,形成了沿x轴传播的横波。在t =0时刻质点O开始向上运动,经0.2s第一次形成图示波形,由此判断在t =2.5s时刻,质点A、B的运动情况是

A.A点位于x轴的下方。  B.B点位于x轴的上方。

C.A点正往上运动。      D.B点正往上运动。

⑵(10分)某种液体的折射率为,在其液面下有一可绕水平轴O匀速转动的平面镜OA,OA的初始位置与液面平行,如图所示:在液面与平面镜间充满自左向右的平行光线。若在平面镜逆时针旋转一周的过程中,光线射入空气中的时间为2s。试问:

①平面镜由初始位置转过多大角度时,光线开始进入空气?

②平面镜旋转的角速度多大?

正确答案

(1)AB

(2)     rad/s

⑴由题意和图像可知周期为0.8s,经过2.5s,质点A振动了2.1s,起振方向向上,质点A振动0.4s向下振动,所以A点在x轴下方并向下振动,同理可知B点振动了1.1s,起振方向向上,2.5s时,B在x轴上方且向下振动,所以A、B选项正确

⑵.解:

(1)设临界角为C,则

s  故    C=45°

由此可知当平面镜转过时光线开始进入空气.

(2)当平面镜转过67.5°时,光线又发生全反射,不能进入空气,

所以平面镜转过22.5°~67.5°间光线能进入空气。

平面镜转动的角速度

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题型:简答题
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简答题

如图8所示,直角三棱镜的顶角是300,一束单色光垂直于斜边AC射入,从一直角边AB射出,出射光线与入射光线的夹角为300,光速c=3.0×108m/s 。求:

(1)该三棱镜的折射率?

(2)光在该棱镜里的传播速度是多大?

正确答案

(1)

(2)m/s

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简答题

如图所示,在平静的水面下有一点光源S,点光源到水面的距离为H,水对该光源发出的单色光的折射率为n,请解答下列问题:

(1)在水面上方可以看到一圆形的透光面,求该圆的半径.

(2)若该单色光在真空中的波长为λ0,该光在水中的波长为多少?

正确答案

(1)r=              (2)λ=

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题型:简答题
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简答题

如图15-17所示为一直光导纤维,AB之间距离为s,使一光脉冲信号从光导纤维中间入射,射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射,由A点传输到B点所用时间为t,求光导纤维所用材料的折射率.

图15-17

正确答案

光信号由A点进入光导纤维后,沿AO方向射到O点,此时入射角α恰好等于临界角,光在此介质中的传播速度为v,而沿水平方向的分速度为vsinα,沿水平方向传播的距离为s.

设介质的折射率为n,则有sinα=sinC=                                          ①

                                                                       

                                                                   ③

由①②③式解得,所以

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题型:填空题
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填空题

某同学做“测定玻璃折射率”的实验,其做了三次实验,则得的入射角分别为i1i2i3,折射率分别为r1、r2、r3,由此可得玻璃折射率的平均值等于           

正确答案

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简答题

如图所示,一束光由玻璃斜射到玻璃和空气的界面上,请画出光线进入空气后的传播方向。

正确答案

(1)入射角为入射光线与法线的夹角,不是与界面的夹角;

(2)光从空气斜射入玻璃中时,折射光线将向靠近法线的方向偏折,即入射角大于折射角.

解:(1)过界面的入射点垂直于界面作出法线,用虚线,标清垂直符号;

(2)入射角为入射光线与法线的夹角,根据光从空气斜射入玻璃中时,折射角小于入射角画出折射光线,如下图所示:

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简答题

如图所示圆为玻璃圆柱的横截面,它的折射率为。一细光束垂直圆柱体的轴线以的入射角射入圆柱体。

(1)作出光线穿过圆柱体并射出的光路图;

(2)求该光线从圆柱体射出时,出射光线偏离入射圆柱体光线方向多大的角度?

正确答案

(1)光线穿过圆柱体并射出的光路图如图所示。(3分)

(2)由折射定律得:

  (2分)

解出:(1分)

在出射处,由几何关系如:

 (1分)

由折射定律得:   (1分)

解出折射角为: (1分)

所以,出射光线偏离原入射光线方向  (2分)

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简答题

如图所示,ABC是由折射率为的某种透明物质制成的直角三棱镜横截面(OAB的中点),∠A=30°,则:

(1)平行光束以α=45°的入射角自AB边折射进入棱镜后,请作出可能存在的典型光路图.(垂直于界面的反射光线不必画出)

(2)作图分析并计算要使射入O点的光线能从AC面射出,夹角α(如图所示)应满足什么条件?结果可用反三角函数表示。

正确答案

夹角α应满足   

⑴光线射向AB面的入射角i=45°,由折射定律有

,解得 r=30°

设该透明物质的临界角为C,则 ,解得 C=45°

光线射向AC面的入射角θ1=90°-r=60°>C,故发生全反射.

θ2=θ1,故反射光线垂直于BC面从棱镜射出,光路图如图

⑵由几何关系可知,射向AC面的光线恰好发生全反射时r=15°,设此时,则有

解得 ②

当α=180时入射角为90°,射向AC的光线,不会发生全反射,故要使射入O点的光线能从AC面射出,夹角α应满足    ③

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题型:简答题
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简答题

如图所示,一束平行单色光由空气斜射入厚度为h的玻璃砖,入射光束与玻璃砖上表面夹角为θ,入射光束左边缘与玻璃砖左端距离为b1,经折射后出射光束左边缘与玻璃砖的左端距离为b2,可以认为光在空气中的速度等于真空中的光速c.求:光在玻璃砖中的传播速度v.

正确答案

由光的折射定律得 =n

由几何关系得 sini=cosθ 

sinr=

则得n=

又n=

则得光在玻璃砖中的传播速度 v=

答:光在玻璃砖中的传播速度为

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题型:填空题
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填空题

直角玻璃三棱镜的截面如图所示,一条光线从AB面入射,ab为其折射光线,图中α=60°.已知这种玻璃的折射率n=,则ab光线在AC面上______(填“有”或“无”)光线射出玻璃砖,ab光线经.AC面反射,再经BC面折射后的光线与BC面的夹角为______.

正确答案

由临界角公式sinC=,n=得,临界角C=45°,而光线在AC面上的入射角i=60°>C,则光线在AC面上发生了全发反射,故ab光线在AC面上没有光线射出玻璃砖.根据反射定律和几何知识得到,光线在BC面上的入射角i′=30°.

   设光线经BC面折射后折射角为γ,则由n=,代入解得γ=45°.则光线与BC面的夹角β=90°-γ=45°.

故本题答案是:无;45°

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