- 光的折射:折射率
- 共2037题
如图所示,透明介质球球心位于O,半径为R,光线DC平行于直径AOB射到介质球的C点,DC与AB的距离H=R,若DC光线进入介质球后经一次反射再次回到介质球的界面时,从球内折射出的光线与入射光线平行,作出光路图,并计算出介质的折射率.
正确答案
;光路图如下
试题分析:光路图如图(见答案),
光线经反射后到达介质与空气的界面时,入射角θ3=θ2,由折射定律可得折射角θ4=θ1,折射光线PQ与入射光线DC平行,则∠POA=∠COA=θ1,sin θ1=,所以θ1=60°,由几何知识知折射角θ2=30°,sin θ2=
,所以介质的折射率
(2012年开封二模)如图所示,直角三棱镜折射率为,∠B=30°,一束单色光垂直于AC面射向棱镜,人射点为O,求出光射出棱镜时的折射角。(不考虑BC面对光线的反射)
正确答案
r=45°
光在棱镜中光路如图。由图可知,α=60°。
设光在棱镜中全反射临界角为C,则有sinC="1/n," n=,解得C=45°。
α=60°>C,所以不会有光从AB界面射出。
i=180°-120°-30°=30°。
由折射定律n=sinr/sini得:sinr=nsini=/2
所以r=45°。
如图所示,光线以入射角i从空气射向折射率n= 的透明介质表面。
(1)当入射角i=450时,求反射光线与折射光线的夹角;
(2)当入射角i为何值时,反射光线与折射光线间的夹角为900?
正确答案
(1)θ=1050
(2)
⑴由反射定律有:反射角i′=i 1
由折射定律有: 2
∴θ=1800-i-γ 3
θ=1050
⑵若θ=900 则由⑴可知: 4
一半圆柱形透明物体横截面如图所示,地面AOB镀银,(图中粗线),O表示半圆截面的圆心,一束光线在横截面内从M点的入射,经过AB面反射后从N点射出,已知光线在M点的入射角为30,
MOA=60
,
NOB=30
。求
(i)光线在M点的折射角
(ii)透明物体的折射率
正确答案
试题分析:如图,透明物体内部的光路为折线MPN,Q、M点相对于氏面EF对称,Q、P和N
三点共线。
设在M点处,光的和射角为i,折射角为r,
。根据题意有
①
由几何关系得,,于是
②
且 ③
由①②③式得 ④
(ii)解:根据折射率公式有
⑤
由④⑤式得 ⑥
(8分)如图所示,一不透明的圆柱形容器内装满折射率n=的透明液体,容器底部正中央O点处有一点光源S,平面镜MN与底面成450角放置,若容器高为2 dm,底边半径为(1+
)dm,OM=1 dm,在容器中央正上方1 dm 处水平放置一足够长的刻度尺,
求光源S发出的光线经平面镜反射后,照射到刻度尺的长度.(不考虑容器侧壁和液面的反射)
正确答案
试题分析:作出边界光路.当光线沿OM入射到平面镜时,发生反射,光线照射到刻度尺的最右端.当射到平面镜上的光线经折射照射到刻度尺的最左端时,根据对称性,作出平面镜反射的光路.
作图找出发光点S在平面镜中的像点S//,连接S/M延长交直尺于H点,由题设知:光线SM的入射角为45°,根据反射定律可知反射角等于45°,MH沿竖直方向,连接S/P,根据对称性得 S/M=OM=1m,在RtΔPRS//中,,
,
由几何知识得
由折射定律可得:
解得: ,
故刻度尺上被照亮的范围为:
麦克斯韦在1865年发表的《电磁场的动力学理论》一文中揭示了电、磁现象与光的内在联系及统一性,即光是电磁波。
(1)一单色光波在折射率为1.5的介质中传播,某时刻电场横波图象如图甲所示,求该光波的频率。
(2)图乙表示两面平行玻璃砖的截面图,一束平行于CD边的单色光入射到AC界面上,a、b是其中的两条平行光线。光线a在玻璃砖中的光路已给出。画出光线b从玻璃砖中首次出射的光路图,并标出出射光线与界面法线夹角的度数。
正确答案
解:(1)设光在介质中的传播速度为v,波长为λ,频率为f,则
①
②
联立①②式得
从波形图上读出波长λ=4×10-7 m,代入数据解得f=5×1014 Hz
(2)光路如图所示
如图所示,一束光线以60º的入射角照射到水平放置的平面镜上,反射后射到平面镜上方与平面镜平行的光屏上P点。现在将一块上下表面平行的透明玻璃砖 放到平面镜M上,则进入玻璃砖的光线经平面镜反射后再从玻璃砖的上表面射出,打到光屏上的另一点Q点(图中未画出),Q与P相比较向左平移了cm,已知玻璃砖的折射率n=
,光在真空中的传播速度c=3×108m/s。求:①玻璃砖的厚度;②光在玻璃砖中运动时间。
正确答案
(1)1.5m;(2)
试题分析:设玻璃砖的厚度为d,光线进入玻璃砖后的折射角为r, 光路图如下图所示
由折射定律得
r=30°
由几何关系可知
解得d=1.5cm
设光线射入玻璃砖至平面镜的距离为x,,
所以,
如图所示,液体的临界角C=45°,液面上有一点光源S,发出一束光垂直入射到水平放置于液体中且距液面为d的平面镜M上,当平面镜M绕垂直过中心O的轴以角速度ω做逆时针匀速转动时,液面上的观察者发现水面上有一光斑掠过,则观察者观察到的光斑在水面上掠过的最大速度为_____________。
正确答案
4ωd
(9分)由透明体做成的三棱柱,横截面为有一个锐角为300的直角三角形,如图乙所示,AC面镀膜,经透明体射到AC面的光只能反射。现有一束光从AB面的D点垂直AB面射入透明体,经AC面E点反射后从BC面射出透明体,出射光线与BC面成300角
①求该透明体的折射率;
②若光线从BC面的F点垂直BC面射入透明体,经AC面E点反射后从AB面射出透明体,试画出经E点后的光路图,并标明出射光线与AB面所成夹角的角度(不用列式计算)。
正确答案
① n=
②
试题分析:①如图,由几何关系
θ1=300,θ2=600 (2分)
由折射定律
n==
(2分)
②光路图如上图,(未标箭头扣2分,未标明出射光线与AB面所成夹角的角度的扣2分) (5分)
图中,△ABC为一等腰直角玻璃镜的主截面,令一束单色光DE平行于AB面自AC面射入,经AB面反射后从BC面射出,为光线FG;光线DE和FG的走向均可由插针法确定,试用几何作图法在图中准确画出在棱镜内的光路走向(含辅助线).
正确答案
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