- 光的折射:折射率
- 共2037题
(选修3-4选做题)
如图所示,为测量直角三角形玻璃砖ABC 的折射率,已知∠A=30°。现让一束单色光从空气与BC的夹角为θ=30°射向BC上的E 点,并偏折到AB上的F点,光线EF平行于底边AC。则:
(1)该棱镜的折射率为多少?
(2)试判断光在F点能否发生全反射。
正确答案
解:(1)光路如图所示,光线在BC界面的入射角θ1= 60°、折射角θ2=30°
根据折射定律得
(2)由几何关系知,光线在AB界面的入射角为θ3=60°
而光线在棱镜中发生全反射的临界角C的正弦值
则在AB界面的入射角θ3>C,所以光线在F点将发生全反射
【选修3-4选做题】
桌面上有一玻璃圆锥,圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直,过轴线的截面为等边三角形,此三角形的边长为L,如图所示,有一半径为的圆柱形平行光束垂直底面入射到圆锥上,光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为
,求:
(1)光在玻璃中的传播速度是多少?
(2)光束在桌面上形成的光斑的面积是多少?
正确答案
解:(1)光在玻璃中的传播速度
(2)光在玻璃界面的折射情况如图所示,设折射角为θ
则
得θ=30°
由几何关系得图中
故光斑面积
如图ABC为等腰三棱镜的横截面,已知顶角A为60°,图中EF∥BC,一束光线在AB边上的入射角为45°,真空中的光速为c。试求光在该种介质中的折射率n及传播速度v。
正确答案
解:光线在AB边上发生折射时,折射角γ=30°,由,则
光在该介质中的传播速度
如图所示的装置可以测量棱镜的折射率,ABC表示待测直角棱镜的横截面,棱镜的顶角为α,紧贴直角边AC是一块平面镜,一光线SO射到棱镜的AB面上,适当调整SO的方向,当SO与AB成β角时,从AB面射出的光线与SO重合,在这种情况下仅需则棱镜的折射率n为多少?
正确答案
一束截面为圆形(半径为R)的平行单色光正面射向一玻璃半球的平面,如图所示,经折射后在屏S上形成一圆形光斑。已知入射光的波长为λ、功率为P,玻璃半球的半径为R,折射率为n,屏S到球心O的距离为d(d>3R)
(1)从O点射入玻璃砖的光线要多长时间能到达屏S?
(2)光从圆弧面上什么范围射出?
(3)屏S上光斑的半径为多大?
正确答案
解:(1);
(2)临界角,光从圆弧AO1B部分出射,
;
(3),
解得:
。
如图所示,一段横截面为正方形的玻璃棒,中间部分弯成四分之一圆弧形状,一细束单色光由MN端面的中点垂直射入,恰好能在弧面EF上发生全反射,然后垂直PQ端面射出。求该玻璃的折射率。
正确答案
解:如图所示单色光照射到EF弧面上时刚好发生全反射,由全反射的条件得C=45°
由折射定律得
综上得
在某科技馆内放置了一个高大的半圆柱形透明物体,其俯视图如图所示,O为半圆的圆心。甲、乙两同学为了估测该透明体的折射率,进行了如下实验.他们分别站在A、O处时,相互看着对方,然后两人贴着柱体慢慢向一侧运动,到达B、C处时,甲刚好看不到乙。已知半圆柱体的半径为R,OC=0.6R,BC⊥OC,则半圆柱形透明物体的折射率为多少?
正确答案
n=5/2
(选修3-4选做题)
如图所示是一透明的圆柱体的横截面,其半径R=20 cm,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
解:(1)由得v=1.73×108 m/s
(2)由折射定律得
根据几何关系有i=2r,h=Rsini
解得h=17.3 cm
如图,置于空气中的一不透明容器中盛满某种透明液体。液面上盖有一遮光板,将一带刻度的尺子靠近遮光板竖直放置(用手控制),尺子的零刻线可认为贴近遮光板。右侧有一水平放置的与液面等高的望远镜,用来观察尺子上的刻度。开始时通过望远镜恰好看到尺子上的16cm刻线。将尺子沿遮光板向左侧平移3cm时,通过望远镜恰好看到尺子上的20cm刻线。则此液体的折射率n=_____________。(结果保留三位有效数字)
正确答案
1.67
激光在真空中传播速度为,进入某种均匀介质时,传播速度变为真空中的,则激光在此均匀介质中的波长变为在真空中波长的______倍;某激光光源的发光功率为,发射激光的波长为,该激光进入上述介质时由于反射,入射能量减少了10% ,该激光在这种介质中形成的光束横截面积为,则在垂直于光束传播方向的截面内,单位时间内通过单位面积的光子个数为______。(已知普朗克常量为)
正确答案
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