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简答题

如图所示,截面为直角三角形的玻璃棱镜置于真空中,已知∠A=60°,∠C=90°;一束极细的光于AC边的中点F处垂直AC面入射,AC=2cm,玻璃的折射率为n=,光在真空的速度为c=3.0×108m/s 求:

(1)光从玻璃射向真空时,发生全反射时的临界角.

(2)借助作图工具画出光在玻璃中传播的光路示意图,并标出光从棱镜射入真空时的折射角(不考虑光线在AC面反射和在AB面上第二次反射情况);

(3)从BC面射出的光在棱镜中传播的时间.

正确答案

(1)由SinC=得:C=45°

即光从玻璃射向真空时,发生全反射时的临界角C=45°.

(2)光在AB面入射角为60°,发生全反射;在BC面入射角为30°,同时发生反射和折射,画出光路图,如图 

标出光从棱镜射入空气时的折射角分别为45°

(3)光在玻璃中的速度为:v=

由数学知识得:=2cm,=3cm

光线由O点到E点所需的时间t为:t===3.3×10-10s

即从BC面射出的光在棱镜中传播的时间为3.3×10-10s.

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简答题

如图所示,一束红光从空气(真空)中垂直于三棱镜的面入射,从面射出方向如图所示。已知光在真空中的传播速度为,求该三棱镜对红光的折射率和红光在该三棱镜中的传播速速

正确答案

见解析

试题分析:根据光路图,由几何知识可知光线在AC面上的入射角为i=30°、折射角r=45°.由折射率定义得 n===,传播速度v==2.12×108 m/s。

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简答题

如图所示,一条长度为L=5.0m的光导纤维用折射率为n=的材料制成。一细束激光由其左端的中心点以α= 45°的入射角射入光导纤维内,经过一系列全反射后从右端射出。求:

(1)该激光在光导纤维中的速度v是多大?

(2)该激光在光导纤维中传输所经历的时间是多少?

正确答案

(1);(2)

试题分析:(1)由可得

该激光在光导纤维中的速度为

(2)该激光在光导纤维中传播时发生全反射,路径如图

该激光由其左端的中心点以的入射角射入光导纤维内,折射角为,则有,所以

该激光在入光导纤维中的传播的路程为

该激光在光导纤维中传输所经历的时间

点评:本题关键是画出光传播的路径,算出路径长度,然后由速度公式算出传播时间。

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简答题

(1)下列说法中正确的是           

(2) 如右图所示是利用沙摆演示简谐运动图象的装置。当 盛沙的漏斗下面的薄木板被水平匀速拉出时,做简谐运动的漏斗漏出的沙在板上形成的曲线显示出沙摆的振动位移随时间的变化关系,已知木板被水平拉动的速度为,右图所示的一段木板的长度为,重力加速度为,漏沙时不计沙摆的重心变化。则这次实验沙摆的振动周期     ,摆长      。

(3)某学习小组利用大色拉油圆桶(去掉上半部)、小石子A来测定水的折射率,如图所示。当桶内没有水时,从某点B恰能看到桶底边缘的某点C;当桶内水的深度等于桶高的一半时,仍沿BC方向看去,恰好看到桶底上的小石子AA在圆桶的底面直径CD上。用毫米刻度尺测得直径CD=16.00cm,桶高DE=12.00cm,距离AC=3.50cm。光在真空中的传播速度为c,求水的折射率n和光在水中的传播速度v

正确答案

(1):AC (2)  (3):

试题分析:(1)雷达是利用电磁波来测定物体位置的设备,B错误,交通警通过发射超声波测量车速,利用了波的反射特性,D错误

(2):从图中可得,根据可得  

(3):根据折射定律有

由公式 得     (4分)

点评:在分析光的折射知识时,需要先画出光路图,然后结合几何知识分析解题

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简答题

(1)如图(甲)是测定玻璃折射率的实验示意图,其中AB、CD是根据插针法确定的入射光线和出射光线,请在图(甲)中标出需要测量的物理量,并写出计算玻璃折射率的表达式______(用直接测量的物理量表示).

(2)如图(乙)所示,某同学在白纸上正确画出玻璃的两个界面ab和cd后,不慎碰了玻璃砖使它向ab方向平移了一些,若实验操作都正确,则测出的n值将______.(填“偏大”、“偏小”或“不变”)

正确答案

(1)可以用量角器直接测量出入射角与折射角,如左图:

则根据折射定律n=

也可以采用单位圆法处理,如上图右图:

根据折射定律以及几何知识易得:n=

(2)利用作图法,分析不慎碰了玻璃砖ab面比实际侧面向外侧平移时,入射角和折射角与实际值的关系,由折射定律分析误差情况:

由图可以看出折射角大小不变,故测量的折射率n值不变;

故答案为:(1)n=或n=;(2)不变.

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