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简答题

如图所示,折射率为的直角玻璃棱镜中∠A=70°,入射光线垂直于AB面,求光线从棱镜第一次折射入空气时的折射角为多大?(要求画出光路图)

正确答案

由临界角公式sinC==,得,临界角C=45°.

入射光线垂直于AB面,方向不变射到AC面上,由几何关系得到入射角i1=∠A=70°>C,则光线在AC面上发生全反射,光线射到BC面上入射角i2=50°>C,光线在BC面上也发生全反射.

由几何知识进上步分析得知,光线再射到AC面上时,入射角i3=30°<C,不发生全反射,光线将从AC面第一次射入空气中,由作出光路图如图.

由折射定律得:n=

得:sinr=nsini3=sin30°=

解得:r=45°

答:光线从棱镜第一次折射入空气时的折射角为45°.

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简答题

如图所示,一个用透明材料制成的截面为直角三角形的三棱ABC,现在有一束单色光从空气中以θ1=45°的入射角自直角边  AB射入,折射时的偏向角为15°,然后光线射到AC面时刚好发生了全反射.求:

(1)材料的折射率.

(2)全反射的临界角.

(3)图中的∠A.

正确答案

(1)光线以θ1=45°的入射角自直角边 AB射入,折射时的偏向角为15°,所以折射角为30°.

由折射定律可得:n===

即材料的折射率为

(2)由恰好发生全反射得:sinC=

由于折射率为

则有:C=45°

(3)而光线射到AC面时刚好发生了全反射,则光线发生全反射时,入射角为45°,所以入射光线与直线AC的夹角也为45°,由于进入玻璃里的折射光线与直线AB的夹角为60°,由三角形知识可得:

∠CAB=60°-45°=15°

答:(1)材料的折射率为

    (2)全反射的临界角45°.

    (3)图中的∠A=15°.

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简答题

(选修模块3-4)

(1)以下说法中正确的是______:

A.简谐运动过程中质点速度变化周期和动能变化周期是相同的

B.由爱因斯坦质能方程可知物体运动时质量小于静止时的质量

C.声波、电磁波等一切波都能发生干涉现象

D.激光能像无线电波那样被调制用来传递信息

(2)如图所示,一平行光束照射到平行玻璃砖的上表面,经折射后从下表面射出,射出的光线______(“平行”或“不平行”).如果调整平行光的入射方向,光线______(“能”或“不能”)在下表面发生全反射.

(3)湖面上有两片树叶A、B相距18m,一列水波正在湖面上从A向B传播,树叶每分钟完成20次全振动,A叶处于波峰时,B叶正在波谷,两树叶间还有一个波峰.求水波的波速.

正确答案

(1)A:因为速度图象是正弦(余弦)函数,而动能是速度的平方,也就是正弦(余弦函数)的平方,其周期变为原来的一半,故A错误.

B:由爱因斯坦质能方程可知物体运动时质量大于于静止时的质量,故B错误.

C:只要是波就能发生干涉和衍射现象,故C正确.

D:计算机技术传递的是2进制数:0,1;可用激光的明灭来表示0,1;故可用来传递信息,故D正确.

故选:CD

(2)根据折射定律做出光路图如图:

因为上下两个表面平行,故在两个面上折射时第一次折射的折射角是第二次折射的入射角,根据折射定律,第一次的入射角等于第二次的折射角,故射出光线应平行.

根据光路是可逆的,因为两界面平行,故能射入就能射出.即:如果调整平行光的入射方向,光线不能在下表面发生全反射.

(3)树叶每分钟完成20次全振动,周期T==3s

A叶处于波峰时,B叶正在波谷,两树叶间还有一个波峰,故AB两点相距1.5个波长,即:1.5λ=18m,得:λ=12m

由:v=得:

v==4m/s

故答案为:(1)CD;(2)平行;不能;(3)4m/s

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简答题

一半径为R的半圆柱玻璃体,上方有平行截面直径AB的固定直轨道,轨道上有一小车,车上固定一与轨道成45°的激光笔,发出的细激光束始终在与横截面平行的某一平面上,打开激光笔,并使小车从左侧足够远的地方以v0匀速向右运动.已知该激光对玻璃的折射率为,光在空气中的传播速度大小为c.求:

(1)该激光在玻璃中传播的速度大小;

(2)从圆柱的曲侧面有激光射出的时间多少?(忽略光在AB面上的反射)

正确答案

(1)由n=得激光在玻璃中的传播速度为:v==c.

(2)从玻璃射向空气,发生全反射的临界角为:α=arcsin=450

n=,θ=300

设激光射到M、N点正好处于临界情况,从M到N点的过程,侧面有激光射出

由正弦定理得:=

得:=R

同理:=R

得:t==R.

答:(1)该激光在玻璃中传播的速度大小为c.

(2)从圆柱的曲侧面有激光射出的时间为R.

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如图所示,空气中在一折射率为的玻璃柱体,其横截面是圆心角为90°、半径为R的扇形OAB,一束平行光平行于横截面,以45°入射角照射到OA上,OB不透光,若只考虑首次入射到圆弧AB上的光,

(1)求该光从玻璃射入空气时发生全反射的临界角C.

(2)圆弧AB上有光透出部分的弧长为多少?

正确答案

(1)由sinC=求得C=45°.

(2)作出光路图如图所示,设光线在C点恰好发生全反射.由折射定律得,n=得  sinγ=,γ=30°

由几何知识得,∠AOC=180°-120°-45°=15°

则∠COD=90°-∠AOC-γ=90°-15°-30°=45°

弧AB上有光透出的部分弧长CD为.2πR=πR

答:

(1)该光从玻璃射入空气时发生全反射的临界角C=45°.

(2)圆弧AB上有光透出部分的弧长为

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