- 光的折射
- 共2353题
如图所示,一个半径为R的透明球体放置在水平面上,一束蓝光从A点沿水平方向射入球体后经B点射出,最后射到水平面上的C点。已知OA=
,该球体对蓝光的折射率为
。则:
(1)它从球面射出时的出射角β为多少?
(2)若换用一束红光同样从A点射向该球体,则它从球体射出后落到水平面上形成的光点在C的哪侧?
正确答案
解:(1)设入射角为α,由几何关系可知:sinα=
由n=可得:sinβ=nsinα=
所以:β=60°
(2)由于红光的频率小于蓝光的频率,所以红光的折射率小于蓝光的折射率,因入射角相同,由n=可知红光的折射角小于蓝光的折射角,所以红光从球体射出后落到水平面上形成的光点在C的右侧
如图所示,半圆玻璃砖的半径R=10cm,折射率为,直径AB与屏幕垂直并接触于A点,激光以入射角
射向半圆玻璃砖的圆心O,结果在水平屏幕MN上出现两个光斑,求两个光斑之间的距离L。
正确答案
解:画出如图光路图
设折射角为r,根据折射定律
解得
由几何知识得,ΔOPQ为直角三角形,所以两个光斑PQ之间的距离
解得。
如图所示为为玻璃制成的圆柱体,它的折射率为。
(1)一细光线以θ=600的入射角射入圆柱体,它从圆柱体中射出时,出射光线偏离原方向多大的角度?
(2)作出光线穿过圆柱体并射出的光路图。
正确答案
解:(1)由折射定律得:sinγ1=sinθ/n=1/2
γ1=300γ1=γ2=300γ3=θ-γ1=300在出射处sini=nsinγ2=/2
i=600 γ4=i-γ3=300
所以:α=γ3+γ4=600,即出射光线偏离原方向600(2)
如图所示,MN是暗室墙上的一把直尺,一束宽度为a的平行白光垂直射向MN.现将一横截面是直角三角形(顶角A为30°)的玻璃三棱镜放在图中虚线位置,且使其截面的直角边AB与MN平行,则放上三棱镜后,射到直尺上的光将( )
正确答案
AD
对AC面,入射角都是30°,折射后折射角都大于30°,被照亮部分下移;玻璃对红光的折射率较小,对紫光的折射率较大,故上边缘呈红色,下边缘呈紫色,故选A、D.
等腰直角棱镜放在真空中,如图所示,=
=d,一束单色光以60°的入射角从AB侧面的中点射入,折射后再从AC侧面射出,出射光线偏离入射光线的角度为30°,(已知单色光在真空中的光速为C),
(1)请作出光路图;
(2)求此单色光通过三棱镜的时间是多少?
正确答案
(1)光路图如图所示,
(2)由几何知识得:α+β=∠A=90°,θ=(60°-α)+(γ-β)=30°
解得:γ=60°,
根据折射定律得:=n,
=n,所以α=β=45°
则折射率为 n==
=
光在三棱镜传播的速度为v==
=
C
所以此单色光通过三棱镜的时间 t==
=
=
答:
(1)光路图如图所示;
(2)此单色光通过三棱镜的时间是.
一束光波以45°的入射角,从AB面射入如图所示的透明三棱镜中,棱镜折射率n=,试求光进入AB面的折射角,并在图中画出该光束在棱镜中的光路。
正确答案
解:
图“略”(其中由几何关系,画出光线在AC面上的入射角i=45°,由,光在AC面发生全反射,并垂直于BC面射出)
如图所示,是利用插针法测定玻璃砖的折射率的实验得到的光路图.玻璃砖的入射面AB和射出面CD并不平行,则:
(1)出射光线与入射光线还平行吗?
(2)以入射点O为圆心,以R=5 cm长度为半径画圆,与入射光线PO交于M点,与折射光线OO′的延长线交于F点,过M、F点分别向法线作垂线,测得=1.68 cm,
=1.12 cm,该玻璃砖的折射率n是多少?
正确答案
见解析
(1)由于入射面AB和射出面CD并不平行,使得两法线不平行,所以出射光线与入射光线不再平行.
(2)因为sin∠MON=,sin∠EOF=
,根据n=
=
=
=1.5.
一块厚玻璃放在一本书上,当我们垂直书面往下看(小角度折射)时,书上的 字好像升高了 10mm,如果玻璃的折射率n=l.5,那么玻璃的厚度是多少?(角度很小时,tana=sina)
正确答案
题中们垂直书面往下看时,认为是小角度折射,入射角i和折射角r都很小,作出光路图.H是玻璃的厚度,A为书上的一个字,像成在A′位置,则知AA′=10cm.
由AA′=OA-OA′=H-H
∵i很小
∴tani≈sini,
由n=得
=
故AA′=H-H•
解得,H=AA′=
×10cm=30cm
答:玻璃的厚度是30cm.
如图所示,真空中有一束平行单色光射入厚度为h的玻璃砖,光与玻璃砖上表面的夹角为θ,入射光束左边缘与玻璃砖左端距离为b1,经折射后出射光束左边缘与玻璃砖的左端距离为b2,真空中的光速为c.则
①请在图乙中作出光路图;
②求光在玻璃砖中的传播速度v.
正确答案
①光在玻璃砖中的光路图如图所示
②由光的折射定律得=n
又n=
且sini=cosθ
sinr=
由以上各式可得v=.
答:①如图所示.
②光在玻璃砖中的传播速度v=.
如图所示,光线a从某种玻璃射向空气,在它们的界面MN上发生反射和折射,反射光线b和折射光线c刚好垂直,已知此时入射角为iB,求:
①玻璃的折射率n;
②若要光线c消失,入射角iC应为多大?
正确答案
①②
试题分析:①反射光线b和折射光线c刚好垂直,根据几何知识可得:折射角为,所以根据折射定律可得:
,故有
,要光线c消失,即发生全反射,所以
,解得
(10分)如图所示,一个半径为R的透明圆柱体放置在水平面上,一束蓝光从A点沿水平方向射入圆柱体后经B点射出,最后射到水平面上的C点。已知OA=
,该圆柱体对蓝光的折射率为
,则:
①它从圆柱面射出时的出射角β为多大?
②若换用一束红光同样从A点射向该圆柱体,则它从圆柱体射出后在水平面上形成的光点在C点的哪侧?
正确答案
60o 右侧
试题分析:①设入射角为,由几何关系可知
由,可得
所以
②由于红光的频率小于蓝光的频率,所以红光的折射率小于蓝光的折射率,因入射角相同,由,可知红光的折射角
小于蓝光的折射角
,所以红光从圆柱体射出后在水平面上形成的光点在C点的右侧。
(8分)单色细光束射到折射率n=的透明球的表面,光束在过球心的平面内,入射角i=450,经折射进入球内又经球内表面反射一次,再经球面折射出的光线如图所示(图上已画出入射光线和出射光线)
(1)在图中大致画出光线在球内的路径和方向.
(2)求入射光与出射光之间的夹角α.
(3)如果入射的是一束白光,透明球的色散情况与玻璃相仿.问哪种颜色光的α角最大?哪种颜色光的α角最小?
正确答案
(1)
(2)30°(3)红光α最大,紫光α最小
试题分析:(2)由折射定律得:
,则γ=300
由几何关系及对称性有:
则 :
(3)红光α最大,紫光α最小.
点评:本题最大的一个亮点就是光路图的画法很重要,在画图过程中必要的法线也要画上,可巧妙利用对称性进行判断,学生的几何证明和推理能力也考查到了
如图,一透明半圆柱体折射率为n=,半径为R、长为L.一平行光束从半圆柱体的矩形表面垂直射入,从部分柱面有光线射出.求该部分柱面的面积S.
正确答案
半圆柱体的横截面如图所示,OO′为半圆的半径.设从A点入射的光线在B点处恰好满足全反射条件,由折射定律有
sinθ= 式中,θ为全反射临界角
将n=代入解得,θ=
由几何关系得∠O′OB=θ
S=2RL•∠O′OB
代入题给条件得 S=RL
答:该部分柱面的面积S是RL.
一块临界角为30°的透明体,其横截面如图所示,是半径为R的圆弧,ac和bc边垂直,∠aOc=60°.当一束平行黄色光垂直照射到ac边时,
的外表面只有一部分是亮的,其余是暗的,其亮的部分弧长为______.
正确答案
由题意作光路图如图所示,该介质的临界角是C.则
sinC=
=
,C=30°
如图,在α≥30°时,均发生全反射,图中d点为入射角等于临界角的临界点,所以只有bd部分有黄光透射出,
黄亮部分弧长s=R×=
πR.
故答案为:πR
半径为R的半圆形玻璃砖截面如图所示,O点为圆心,光线a沿半径方向进入玻璃后恰好在O点发生全反射,光线b平行于光线a,从最高点进入玻璃后折射到MN上的D点,已知光线a与MN的夹角为60°,求:
(1)玻璃的折射率n为多少?
(2)OD的长度是多少?
正确答案
(1)由题意得:临界角C=30°则:
n==
=2.
(2)光线b入射,由折射定律有:=n
得:sinr=,
所以:OD=Rtanr=
解得:OD=R.
答:(1)玻璃的折射率n为2;
(2)OD的长度是R
扫码查看完整答案与解析