- 光的折射定律
- 共1641题
(8分)单色细光束射到折射率n=的透明球的表面,光束在过球心的平面内,入射角i=450,经折射进入球内又经球内表面反射一次,再经球面折射出的光线如图所示(图上已画出入射光线和出射光线)
(1)在图中大致画出光线在球内的路径和方向.
(2)求入射光与出射光之间的夹角α.
(3)如果入射的是一束白光,透明球的色散情况与玻璃相仿.问哪种颜色光的α角最大?哪种颜色光的α角最小?
正确答案
(1)
(2)30°(3)红光α最大,紫光α最小
试题分析:(2)由折射定律得:
,则γ=300
由几何关系及对称性有:
则 :
(3)红光α最大,紫光α最小.
点评:本题最大的一个亮点就是光路图的画法很重要,在画图过程中必要的法线也要画上,可巧妙利用对称性进行判断,学生的几何证明和推理能力也考查到了
如图,一透明半圆柱体折射率为n=,半径为R、长为L.一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入,从部分柱面有光线射出.求该部分柱面的面积S.
正确答案
半圆柱体的横截面如图所示,OO′为半圆的半径.设从A点入射的光线在B点处恰好满足全反射条件,由折射定律有
sinθ= 式中,θ为全反射临界角
将n=代入解得,θ=
由几何关系得∠O′OB=θ
S=2RL•∠O′OB
代入题给条件得 S=RL
答:该部分柱面的面积S是RL.
一块临界角为30°的透明体,其横截面如图所示,是半径为R的圆弧,ac和bc边垂直,∠aOc=60°.当一束平行黄色光垂直照射到ac边时,
的外表面只有一部分是亮的,其余是暗的,其亮的部分弧长为______.
正确答案
由题意作光路图如图所示,该介质的临界角是C.则
sinC=
=
,C=30°
如图,在α≥30°时,均发生全反射,图中d点为入射角等于临界角的临界点,所以只有bd部分有黄光透射出,
黄亮部分弧长s=R×=
πR.
故答案为:πR
某同学欲测直角三棱镜ABC的折射率n。他让一束平行光以一定入射角从空气投射到三棱镜的侧面AB上(不考虑BC面上的光束反射),经棱镜两次折射后,又从另一侧面AC射出。逐渐调整在AB面上的入射角,当侧面AC上恰无射出光时,测出此时光在AB面上的入射角为α。
①在右面图上画出光路图。
②若测得入射角α=60o,求出折射率n的值。
正确答案
①如图所示。 ②
试题分析:①光路如图。
②在AB面上:sinα/sinβ=n
在AC面上:sinγ=1/n,β+γ=π/2
联立以上各式解得 折射率值为n=
半径为R的半圆形玻璃砖截面如图所示,O点为圆心,光线a沿半径方向进入玻璃后恰好在O点发生全反射,光线b平行于光线a,从最高点进入玻璃后折射到MN上的D点,已知光线a与MN的夹角为60°,求:
(1)玻璃的折射率n为多少?
(2)OD的长度是多少?
正确答案
(1)由题意得:临界角C=30°则:
n==
=2.
(2)光线b入射,由折射定律有:=n
得:sinr=,
所以:OD=Rtanr=
解得:OD=R.
答:(1)玻璃的折射率n为2;
(2)OD的长度是R
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