- 光的折射
- 共2353题
半径为R的半圆柱形玻璃砖,截面如图所示,O为圆心,光线①沿半径方向从a处进入玻璃砖后,恰在O点发生全反射,则另一条平行于光线①的光线②从最高点b进入玻璃砖后,折射到MN上的d点,求od=?(ao与MN夹角为60°)
正确答案
用如图所示的装置可以测定玻璃的折射率.在光具盘上固定一块半圆柱形新型玻璃砖,使二者的圆心重合.让激光束从玻璃砖圆弧面一侧射入,光束垂直玻璃砖底面并通过圆心O.保持入射光束方向不变,以圆心为轴逆时针方向缓慢转动光具盘,同时发现有两束光在光具盘上移动,当光具盘转过θ=30°角时,发现其中一束光恰好消失,求新型玻璃砖的折射率n=______.
正确答案
由题意分析可知:当光具盘转过θ=30°角时,光线在玻璃砖底面上发生了全反射,此时入射角等于临界角,即C=θ=30°.
根据临界角公式sinC=,得:n=
=
=2.
故答案为:2
一条光线以37°入射角由某介质射向空气,反射光线与折射光线恰好垂直,该介质的折射率为______,光在该介质中传播的速度为______.
正确答案
已知入射角为i=37°,根据光的反射定律,得知反射角i′=37°
由题意,反射光线与折射光线恰好垂直,则得折射角r=90°-i′=53°
由于光线从介质射向空气,则折射率为n==
=
≈1.33
光在该介质中传播的速度为v==0.75c
故答案为:1.33,0.75c
做测定凸透镜焦距的实验时,把蜡烛和光屏放在透镜的主光轴上,与主光轴垂直.若这时在它们之间无论怎样移动透镜,光屏上都得不到清晰的蜡烛像,则应采取的措施是______.为了求得凸透镜的焦距,测出蜡烛到光屏的距离L和蜡烛在光屏上两次成像时透镜的两个位置之间的距离d,则该透镜的焦距f=______.
正确答案
(1)无论怎样移动透镜,光屏上都得不到清晰的蜡烛像是因为蜡烛和光屏之间的距离小于焦距,成的是虚像,或物体位于焦点上,不成像,所以要在光屏上都得到清晰的蜡烛像应加大蜡烛和光屏之间的距离.
(2)由题,u+v=L,根据透镜成像公式=
+
,得
=
+
解得:u1=,u2=
又由题意,有u2-u1=d
联立解得:f=
故答案为:加大蜡烛和光屏之间的距离,
如图所示,水平地面上有一个圆槽,直径d=1.00m,高H=0.50m,底面圆心为O.一个人站在地面上B点,眼睛处于A点.BO间的距离x="2.10" m,AB高y="1.70" m.现在往槽内倒人折射率n=1.60的透明液体后,在A点恰能看到槽底中心O点.求液体的高度h.
正确答案
h=0.22m
设O点发出的光经过液面上的点进入人的眼睛,延长液面直线交AB于C点,则△
ED和△
AC相似,有:
,其中a为
D的长度,解得a=
(H-h)
说明∠γ=530,由折射定律n= 得∠i=300
由几何关系得:htani=
即
解得:h=0.22m
玻璃棱镜ABCD可以看成是如图所示的ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成,一束从面AD入射的光线在棱镜中的折射光线ab与AD面的夹角60°,已知光在真空的速度c=3×108m/s,玻璃的折射率n=1.5。求:
(1)这束入射光的入射角多大?(用反三角函数表示)
(2)光在棱镜中的传播速度多大?
(3)该束光线第一次从CD面出射时的折射角以及此出射光线的偏向角(射出棱镜的的光线与射入棱镜的的光线之间的夹角)多大?
正确答案
90°
(1)设光在AD面的入射角、折射角分别为i,r。
r= 30° 根据n=
得 sini="nsinr=0.75, " i=arcsin0.75(2分)
(2)根据n=, 得
(2分)
(3)光路如图所示ab光线在AB面会发生全反射(2分)
光线在CD面的入射角r’=r=30°(2分)
根据n=,光线在CD面的出射光线与法线的夹角I’=i,
图中B为所求的偏向角,从图中几何关系可知90°
如图所示,两条垂直于AB面的光线入射到折射率为的棱镜上.已知棱镜的两个锐角都是30°,则当它们分别从AC和BC射出时,两条出射光线之间的夹角为______.
正确答案
作出光路图.由几何知识可知,上面一条光线从棱镜内射向右侧面时的入射角i=30°,
根据折射定律得n=,得sinr=nsini=
×sin30°=
,则r=45°,
同理可知,第二条出射光线的折射角也是45°,
从图中的四边形可求出α=360°-120°-90°-90°=60°,
β=360°-135°-135°-α=90°-60°=30°.
故答案为:30°
某种液体的折射率为,在其液面下有一可绕轴O转动的平面镜OA,OA的初始位置与液面平行,在液面和平面镜间充满自左向右的平行光线(如下图),若平面镜以每秒1/16转逆时针匀速转动,则由于平面镜的转动,光线能够射入液面上的空气中,求:
(1)平面镜由初始位置转过多大角度时,光线开始能够射入空气.
(2)镜面旋转一周,射入空气中的光线在空气中持续的时间.
正确答案
(1)超过22.50 (2)1s
如图所示,一个透明的玻璃球的折射率为,一足够强的细光束在过球心的平面内以45°入射角由真空射入玻璃球。
(1)通过作图回答:从各个方向观察玻璃球,能看到几束光线从玻璃球中射出?
(2)射出光线中最强的一束与入射光之间的夹角多大?
正确答案
(1)三条射出光线 (2)α=30°
(1)由折射定律可得光线从真空射入玻璃球时折射角等于30°,同理可得光线从玻璃球射出时的折射角等于45°。光在球面上同时发生折射和反射,光在球内3次反射后光路重复,所以有三条射出光线,如图。
(2)出射光线中,A光线最强。由几何关系可得α=30°
(1)如图甲所示,一列简谐波沿x轴传播,实线为t=0时的波形图,此时P质点向y轴负方向运动,虚线为经过0.01s时第一次出现的波形图,则波沿x轴______(填“正”或“负”)方向传播,波速为______m/s.
(2)某同学欲测直角三棱镜ABC的折射率n.他让光线沿平行于BC边的方向射到三棱镜的侧面AB上,经棱镜AB边和AC边的两次折射和BC边的一次反射后,又从另一侧面AC边上的P点射出.
①在图乙上画出光路图;
②若将射向AB边的光的入射角调整为α=60°,此时的折射角γ=30°,求折射率n的值.
正确答案
(1)由题,此时P质点向y轴负方向运动,根据波形平移法判断出波沿x轴正方向传播.
根据波的周期性可知,波传播的距离为△x=(nλ+1)m=(8n+1)m,n=0,1,2,…
则波速为 v==
m/s=100(8n+1)m/s,n=0,1,2,…
(2))①由题意知:光线在BC面上发生了全反射,画出光路图如图所示.
②根据反射定律和几何关系知:光线在AB面的折射角为γ=30°,
则折射率为 n==
故答案为:(1)正; 100(8n+1)m/s,n=0,1,2,…;
(2)①光路图如图所示.②折射率n的值为.
如图所示的玻璃砖为半径为R的半圆形玻璃砖上截取的一部分,其折射率为n,一束光线垂直于AB边入射,当人射点P距AB边中点至少为多远时,曲面上将无光线透射?
正确答案
当射到曲面上的光线发生全反射时将无光线透射.设玻璃的临界角为C,则sinC=.
图中∠PO′O=C,即sin∠PO′O=.
设入射点P距AB边中点的距离为L,由几何知识得
sin∠PO′O=
联立解得,L=
当人射点P距AB边中点至少为时,曲面上将无光线透射.
答:当人射点P距AB边中点至少为时,曲面上将无光线透射.
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=60°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
①在光线的入射处,由折射定律n=
得:sinγ1==
=0.5
解得:γ1=30°
据几何关系有:γ1=γ2=30°,γ3=i1-γ1=60°-30°=30°
据光路可逆原理,在光线的出射处有:i2=60°
据几何关系有:γ4=i2-γ2=60°-30°=30°
则出射光线偏离原方向的角度为:α=γ3+γ4=60°
②光线穿过并射出圆柱体的光路图如图所示.
答:①光线穿过并射出圆柱体的光路图如图.
②该光线从圆柱体中射出时,出射光线偏离原入射光线方向的角度α为60°
已知水的折射率是n=,当在水面下
m深处放一强点光源时,看到透光水面的最大直径是多大?当此透光水面的直径变大时,光源正在上浮还是正在下沉?(请通过作图说明)
正确答案
如图所示,当光从水中折射进入空气中且折射角等于90°时对应的半径最大,即恰好发生全反射时,透光水面对应的半径最大.
设此时的半径为R,根据折射定律有n==
又sini==
代入得 =
解得R=3m,直径为D=2R=6m.
由于发生全反射时入射角的大小不变,故对应的入射光线的方向与原来的入射光线平行,如图,根据相似三角形知光源S到水面的距离增大,故光源在下沉.
答:透光水面的最大直径是6m.当此透光水面的直径变大时,光源正在下沉.
半圆柱形玻璃砖截面如图所示,O为圆心,已知光线从a处进入玻璃砖后,在O点恰好发生全反射。
(1)试计算这块玻璃砖的折射率;
(2)如果另一条从b处射入的光线和a处光线平行,讨论这条光线能否穿过玻璃砖从MN射出。请画出光路图。
正确答案
(1)2(2)见解析
(1) 2分
n=2; 1分
(2)
得: 2分
所以:光线b能穿过玻璃砖从MN射出。 2分
光路图 2分
(5 分) 在测定玻璃砖折射率的实验中,某同学只插了三根大头针,但记录了玻璃砖的界面MN和PQ,MN平行于PQ,请在图上完成光路图.若测得P1到PQ上入射点的距离为10cm,P1到PQ面上过入射点的法线的距离为cm,玻璃砖的厚度为4
cm,在PQ上的入射点与MN上的出射点距离为8cm,则该玻璃璃砖的折射率为 .
正确答案
略
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