- 折射率
- 共107题
(选做题,选修3-4)
如图所示,△ABC为一直角三棱镜的截面,其顶角θ=30°,P为垂直于直线BCD的光屏,现一宽度等于AB的单色平行光束垂直射向AB面,在屏P上形成一条宽度等于的光带,试作出光路图并求棱镜的折射率。
正确答案
解:
平行光束经棱镜折射后的出射光束仍是平行光束,如图所示。图中θ1、θ2为AC面上入射角和折射角,根据折射定律,有nsin θ1=sin θ2
设出射光线与水平方向成 α角,则θ2=θ1+α
由于
所以
而
所以tan α=
可得α=30°,θ2=60°,所以。
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,,此单色光通过玻璃体后沿BD方向射出,且与x轴交于D点,
,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
由几何关系可得θ2=60°
折射率
(2)临界角
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
如图所示截面为矩形的平行玻璃砖,图中的垂直,一束单色光从上的一点进入玻璃砖后,又从上一点返回空气中,已知入射角α和出射角β。
(1)求玻璃砖的折射率。
(2)若已知n=,0≤α≤π/2,求β的最小值。
正确答案
解:(1)根据题意可知:
解得
(2)当α=90°时,β最小
,
解得β=45°
【选修3-4选做题】
如图所示,一个横截面为直角三角形的三棱镜,∠A=30°,∠C= 90°。三棱镜材料的折射率是n=,一条与BC面成θ=30°角的光线射向BC面,经过AC边一次反射从AB边射出。求:
(1)求光在三棱镜中的速度;
(2)求从AB边射出的光线与AB边的夹角。
正确答案
解:(1)由折射率公式得
代入数据解得
(2)在BC界面,由折射定律得
得r=30°,光线射到AC界面上的入射角为60°
因为,有C<60°
故光线在AC界面发生全反射再经AB界面折射若出射角为α,则
得α=60°
则出射光线与AB面的夹角β=90°-α=30°
如图,一束波长为0的红光,从空气中垂直于直角三棱镜的AB面入射,角A为30°,从AC面射出方向如图所示。则玻璃对红光的折射率、红光在玻璃中的传播速度、红光在玻璃中的波长各是多少?
正确答案
解:作出光路图,标出入射角、折射角,如图所示:
由折射率定义得:n=sin45°/sin30°=1.4
传播速度:v==2.14×108 m/s
红光在玻璃中的波长:=
=
=0.7
0
扫码查看完整答案与解析