- 光的折射定律
- 共1641题
(6分)如图所示是透明圆柱形介质的横截面,BC为圆的直径。一束单色光沿AB方向入射,ABC=120o。光自B点进入介质内只经过一次折射后从介质中射出,出射光线平行于BC。
①求介质的折射率;
②若改变ABC的大小,则从B点射入介质中的单色光能否在介质的内表面发生全反射?答: (填“能”或“不能”)
正确答案
①;②不能;
试题分析:
①入射角i=180°-∠ABC=60°;设光线从圆柱形介质中的出射点为D,出射光线DE
由对称性和光路可逆原理知:α=60°
因DE∥BC,故β=60°,∴∠BOD=120°
∴光线在B点的折射角:r=30°
折射率:
②不能
如图所示用某种透明材料制成一块等腰直角棱镜,其顶点为A、B、C,使光线从AB面入射,调整到入射角θ取某个特殊值,恰能使它射入棱镜后在AC面上满足全反射临界条件.试求此材料的折射率n的大小.
正确答案
依题意画光路图,设光从AB面进入棱镜的入射角为θ时,对应的折射角为θ1,折射光线DE射到AC界面时入射角为θ2,此时光线恰沿AC面射出.
设折射率为n,在△ADE中,(90°-θ1)+(90°-θ2)+45°=180°,得θ1=45°-θ2sinθ1=sin(45°-θ2)=sin45°cosθ2-cos45°sinθ2=(cosθ2-sinθ2)
据题意sinθ2=,则 cosθ2=
=
所以sinθ1=(
-
)=
(
-1)①
据折射率定义式得n=②
由①②二式解得:n=
答:此材料的折射率n的大小为.
(1)激光具有相干性好、平行度好、亮度高等特点,在科学技术和日常生活中应用广泛,下面关于激光的叙述正确的是______
A.激光是纵波
B.频率相同的激光在不同介质中的波长相同
C.两束频率不同的激光能产生干涉现象
D.利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离
(2)如图甲所示,在杨氏双缝干涉实验中,激光的波长为5.30×10-7m,屏上P点距双缝S1和S2的路程差为7.95×10-7m,则在这里出现的应是______ (选填“明条纹”或“暗条纹”).现改用波长为6.30×10-7m的激光进行上述实验,保持其他条件不变,则屏上的条纹间距将______ (选填“变宽”、“变窄”或“不变”).
(3)如图乙所示,一束激光从0点由空气射入厚度均匀的介质,经下表面反射后,从上面的A点射出,已知入射角为i,A与O相距l,介质的折射率为n,试求介质的厚度d.
正确答案
(1)A、激光属于电磁波,电磁波为横波,故A错误;
B、频率相同的激光在不同介质中频率不变,但波速不同,由v=λf知,波长也不同,真空中波长最长,其它介质中波长小于真空中波长,故B错误;
C、波产生干涉的前提条件是频率相同,两束频率不同的激光不能产生干涉现象,故C错误;
D、利用激光平行度好的特点可以测量月球到地球的距离,故D正确;
故选D
(2)屏上P点距双缝s1和s2的路程差为7.95×10-7m,则n==
3,3是奇数,故在P点出现暗条纹.
根据△x=λ知,波长变大,则条纹间距变宽.
(3)由=n得:sinr=
①
由几何关系得:介质的厚度d=cotr=
l•
②
由①②解得,d=.
故答案为:
(1)D;
(2)暗,变宽.
(3)介质的厚度d为.
(9分)如图所示,折射率n=的半圆形玻璃砖置于光屏MN的上方,其平面AB到MN的距离为h=10cm一束单色光沿图示方向射向圆心O,经玻璃砖后射到光屏上的O′点.现使玻璃砖绕圆心O点顺时针转动,经玻璃砖后射到光屏上的光点将向哪个方向移动?光点离O′点最远是多少?
正确答案
向右移动;10cm.
试题分析:光屏上的光点将向右移动;设玻璃砖转过α角时光点离O′点最远,记此时光点位置为A,此时光线在玻璃砖的平面上恰好发生全反射,临界角为C.由折射定律有 ;
由几何关系知,全反射的临界角C=α=45°
光点A到O′的距离cm
实验室有一块长方体透明介质,截面如图ABCD所示.AB的长度为l1,AD的长度为l2,且AB和AD边透光,而BC和CD边不透光且射到这两个边的光线均被全部吸收.现让一平行光束以入射角θ1射到AB面,经折射后AD面上有光线射出.为了测量该长方体介质的折射率.
一同学的做法是:保持射到AB面上光线的入射角θ1不变,用一遮光板由A点沿AB缓慢推进,遮光板前端推到P时,AD面上恰好无光线射出,测得AP的长度为l3,则长方体介质的折射率可表示为n=__________;
正确答案
试题分析:由折射定律可知,由几何关系可知
,解得
.
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