- 光的折射定律
- 共1641题
半径为R的玻璃半圆柱体,横截面如图所示,圆心为O,两条平行单色红光沿截面射向圆柱面,方向与底面垂直,光线1的入射点A为圆柱面的顶点,光线2的入射点为B,∠AOB=60°,已知该玻璃对红光的折射率n=。
(1)求两条光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离d;
(2)若入射的是单色蓝光,则距离d将比上面求得的结果大还是小?
正确答案
解:(1)如图所示,i1=60°,r1=30°,i2=30°,r2=60°,光线1不发生偏折
(2)玻璃对蓝光的折射率比对红光的大,蓝光偏折更明显,故d变小
如图所示,真空中平行玻璃砖折射率为n=,下表面镀有反射膜,一束单色光与界面成θ=45°角斜射到玻璃砖表面上,最后在玻璃砖的右侧面竖直光屏上出现了两个光点A和B,相距h=2.0 cm。已知光在真空中的传播速度c=3.0×108 m/s。求:
(1)该单色光射入玻璃砖的折射角;
(2)玻璃砖的厚度d。
正确答案
解:(1)由折射率公式n=,
,θ2=30°
(2)作出如图所示的光路,ΔCDE为等边三角形,四边形ABEC为梯形,CE=AB=h
玻璃的厚度d就是边长为h的等边三角形的高,故d==1.7 cm
(9分)如图所示,一束截面为圆形(半径R=1 m)的平行紫光垂直射向一半径也为R的玻璃半球的平面,经折射后在屏幕S上形成一个圆形亮区.屏幕S至球心的距离为D=(+1) m,不考虑光的干涉和衍射,试问:
①若玻璃半球对紫色光的折射率为n=,请你求出圆形亮区的半径.
②若将题干中紫光改为白光,在屏幕S上形成的圆形亮区的边缘是什么颜色?
正确答案
①1 m ②紫色
试题分析:①如图,紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕S上的点E,E点到亮区中心G的距离r就是所求最大半径.设紫光临界角为C,由全反射的知识:sinC=(1分)
由几何知识可知:AB=RsinC= (1分) OB=RcosC=R
(1分)
BF=ABtanC=(1分) GF=D-(OB+BF)=D-
,
,(1分)
所以有:rm=GE=·AB=D·
-nR=1 m(2分)
②由于白色光中紫光的折射率最大,临界角最小,故在屏幕S上形成的圆形亮区的边缘应是紫色光.(2分)
如图所示,由红、紫两种单色光组成的光束a,向半圆形玻璃砖圆心O点入射。不断调整入射角直至紫光刚好不从MN表面出射,此时入射角为θ,红光的折射角为i,已知半圆形玻璃砖半径为R,真空中的光速为c。
(1)画出此时各色光的光路图并标出名称;
(2)求出紫光在玻璃砖中传播的时间。
正确答案
解:(1)
(2)紫光的折射率n紫=
紫光在玻璃中的传播速度v紫=
紫光在玻璃中的传播时间t=
下图是北京奥运会期间安置在游泳池底部的照相机拍摄的一张照片,照相机的镜头竖直向上。照片中,水利方运动馆的景象呈限在半径的圆型范围内,水面上的运动员手到脚的长度
,若已知水的折射率为
,请根据运动员的实际身高估算该游泳池的水深
。(结果保留两位有效数字)
正确答案
解:设照片圆形区域的实际半径为,运动员的实际长为
折射定律
几何关系
得
取,解得
(
都算对)
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