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题型:简答题
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简答题

(选修3-4选做题)

如图所示为一直光导纤维,AB之间的距离为s ,使一光脉冲信号从光导纤维中间入射,射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射,由A点传到B点所用时间为t,已知光在真空中的光速为C,求光导纤维所用材料的折射率。

正确答案

解:光信号由A点进入光导纤维后,沿AO方向射到O点,此时入射角α恰好等于临界角,光在此介质中的传播速度为v,而沿水平方向的分速度为vsinα,沿水平方向传播的距离为s

设介质的折射率为n,则有sinα=sinC=

  ②

  ③

所以

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如图所示,△为一直角三棱镜的横截面,其顶角α=30°,为垂直于直线的光屏,现有一宽度为的单色平行光束垂直射向面,结果在光屏上形成一条宽为的光带,.  

(1) 求出射光的偏折角.

(2) 求介质的折射率.

(3) 如果红、紫两种颜色的光混合后同时入射,入射方向斜向上,则屏上顶端的光带是什么颜色?

正确答案

解:(1)面上的入射角θ1=α=30°

延长,交的延长线于点,由几何知识可知,tan∠

所以∠=30°

由此可知折射角θ2=60°,所以偏折角为30°

(2)=1.732

(3)因为玻璃对红光的折射率小,偏折角小,所以光屏的上方是红色的水平光带

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如图所示,在坐标系的第一象限内有一横截面为四分之一圆周的柱状玻璃体OPQ,OP=OQ=R,一束单色光垂直OP面射入玻璃体,在OP面上的入射点为A,OA=,此单色光通过玻璃体后沿BD方向射出,且与 x轴交于D点,OD=,求:

(1)该玻璃的折射率是多少?

(2)将OP面上的该单色光至少向上平移多少,它将不能从PQ面直接折射出来。

正确答案

解:(1)在PQ面上的入射角,θ1=30°

由几何关系可得θ2=60°

折射率

(2)临界角sinC=

从OP面射入玻璃体的光,在PQ面的入射角等于临界角时,刚好发生全反射而不能从PQ面直接射出。设光在OP面的入射点为M,在PQ面的反射点为N

至少向上平移的距离0.077R

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如图所示,一圆柱形容器底面直径和高度相等,当在S处沿容器边缘的A点方向观察空筒时,刚好看到筒底圆周上的B点,保持观察点位置不变,将筒中注满某种液体,可看到筒底的中心点O,试求这种液体的折射率为多少?

正确答案

解:入射角有

      折射角有 

     

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如图所示为一直光导纤维,AB之间的距离为s ,使一光脉冲信号从光导纤维中间入射,射入后在光导纤维与空气的界面上恰好发生全反射,由A点传到B点所用时间为t,已知光在真空中的光速为C,求光导纤维所用材料的折射率。

正确答案

解:光信号由A点进入光导纤维后,沿AO方向射到O点,此时入射角α恰好等于临界角,光在此介质中的传播速度为v,而沿水平方向的分速度为vsinα,沿水平方向传播的距离为s

设介质的折射率为n,则有sinα=sinC=

  ②

  ③

所以

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