- 光的折射
- 共2353题
(12分)如图4-9所示,一个横截面为直角三角形的三棱镜,ÐA=30°,ÐC=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。
(1)求光在三棱镜中的速度
(2)画出此束光线通过棱镜的光路图
(3)求从AB边射出光线与AB边的夹角
正确答案
(1)1.73×108m/s
(2)光路图如图所示
(3)30°
(1)由折射率公式有 n = (1分)
代入数据得v=×108m/s=1.73×108m/s (2分)
(2)光路图如图所示 (4分)
(3)由折射定律:
在BC界面:sin(90°-θ)=sinγ γ=300° ①(1分)
∵sinC= <60° ②(1分)
∴光线在AC界面发生反射再经AB界面折射(1分)sin30°=sinγ/ ③ (1分)
γ/=60°
则射出光线与AB面的夹角 β=90°-γ/=30° ④(1分)
如图13-8,直径为d的广口瓶,当瓶内没有液体时,眼睛能看到侧壁上离瓶口处的A点;当瓶内装满某种透明液体时,若眼的观察位置不变,则能看到离瓶口处的B点,则此种液体的折射率为_____________.
图13-8
正确答案
由题意知:瓶内装满液体时,从B点发出的光线经水面折射后其折射光线的反向延长线交侧壁于A点.
设入射角为i,
折射角为r,
则液体折射率.
牛顿曾让太阳发出的白光经三棱镜折射,结果得到了各种单色光.这是由于各种单色光在同一种棱镜中折射率不同的缘故(光路如图).那么由白光色散后的单色光再在光路上加一个同样的三棱镜倒放_____________________(填写“能”或“不能”)重新复合得到白光.
正确答案
不能
由作出的红光和紫光的光路图可知
紫光经三棱镜B折射后出射光线与入射白光平行,红光经三棱镜B折射后出射光线也为平行于入射白光的光线.同理,折射率介于红光与紫光间的单色光经三棱镜B折射后也应平行于入射白光光线.经三棱镜B出射的是相互平行的单色光,不能得到白光.
一列真空中的电磁波波长为λ=30m,它的频率是______Hz.当它进入水中后,波速变为原来的,此时它的频率是______Hz.
正确答案
由c=λf,得f==
=1×107Hz
波的频率由波源决定,与介质无关,则知当电磁波从真空进入水中后,其频率不变,仍为1×107Hz
故答案为:(1)1×107;(2)1×107.
如图所示,一束激光垂直照射在半球形玻璃砖的直径上,并过圆心O沿直线在球面上射出,玻璃砖的半径为R.当激光束向上平移距离d时,从A点垂直射入玻璃砖,恰好没有光线从球面上射出,求玻璃砖的折射率。
正确答案
玻璃砖的折射率为 n=
如图所示
由题意知临界角的正弦为:sinC=
则玻璃砖的折射率为 n=
(4分)如图,置于空气中的一不透明容器中盛满某种透明液体。液面上盖有一遮光板,将一带刻度的尺子靠近遮光板竖直放置(用手控制),尺子的零刻线可认为贴近遮光板。右侧有一水平放置的与液面等高的望远镜,用来观察尺子上的刻度。开始时通过望远镜恰好看到尺子上的16cm刻线。将尺子沿遮光板向左侧平移3cm时,通过望远镜恰好看到尺子上的20cm刻线。则此液体的折射率n= 。(结果保留三位有效数字)
正确答案
1.67
略
如图13-4所示,一束光a从空气射向一玻璃三棱镜,出射后分为两束光,这表明( )
图13-4
正确答案
ACD
从棱镜射出能够发生色散,说明bc是两种不同颜色的光,选项A正确.b光较c光偏折的少,说明c光相对入射的a光的偏向角大,折射率大,由v=,说明c光在玻璃中的传播速度小,选项B错误,选项C、D正确.
在空气中波长为m的单色光,以45o的入射角从空气射向折射率为
的某种玻璃中.求:
(1)光在玻璃中的折射角;
(2)光的频率;
(3)光在玻璃中的传播速度.
正确答案
(1)300(2)5×1014HZ (3)2.12×108m/s
(1)根据折射率公式有:,则折射角等于30°;
(2)由得
;
(3)=2.12×108m/s
一块折射率为、边长为L的正立方体形玻璃砖,被平面CD截去一部分,成为ABCDE五棱柱,如图所示,其中BC=L/2,∠BCD=150°,今有平行光束以45°角入射到AB面上,当它进入玻璃后,如果从玻璃向空气第一次透射出的光线能从DE面射出,试在AB面上确定这种光束的入射范围,并画出典型光线的光路.
正确答案
能从DE面射出的入射光线在AF及BG面内
入射光线在AB界面上折射的折射角为30°,能从DE面射出的入射光线在AF及BG面内,如图.
如图所示,玻璃三棱镜对红光的折射率为n1,对紫光的折射率为n2,三棱镜的AB面与屏平行,相距为d,三棱镜顶角A为,一束极细的白光由棱镜的一个侧面A垂直射入,通过棱镜从AB面射出,射在屏上形成彩色光带,求彩色光带的宽度。
正确答案
彩色光带的宽度
根据题意,作出光路图如图所示,根据折射率公式
则彩色光带的宽度
一个储油桶的底面直径与高均为d。当桶内没有油时,从某点A恰能看到桶底边缘的某点B,如图(a)所示,当桶内油的深度等于桶高的一半时,仍沿AB方向看去,恰好看到桶底上的点C,如图(b)所示,C、B两点相距d/4, (,
.) 求
(1)试在图(b)中画出光路的示意图;
(2)油的折射率;
(3)光在油中传播的速度。
正确答案
(1)光路如图(c)所示. (4分)
(2)油的折射率n
(4分)
(3)光在油中的速度(4分)
(1)光路如图(c)所示. (4分)
(2)由题意知,底面直径与桶高相等,所以图中角r=450 , 角i
可以计算出所以油的折射率n
(4分)
(3) 由于
所以光在油中的速度(4分)
如图所示,一截面为正三角形的棱镜,其折射率为。今有一束单色光射到它的一个侧面,经折射后与底边平行,则入射光线与水平方向的夹角是______。
正确答案
30°
由光路图和几何关系可知,折射角为30°,由折射率为可求得入射角为60°,所以与水平方向夹角为30°
一个大游泳池,池底是水平面,池中水深1.2m,有一直杆竖直插入池底,恰好有一半露出水面,太阳光以与水平面成37°角射
在水面上,测得直杆在池底的影长是2.
5m,求水的折射率是多少?
正确答案
i =53°
=1.2m
=1.6m
=2.5m
=
=0.9m
r =37°
略
(选修3—4模块)(12分)
(1)下列说法中正确的有
(2)如图所示是一列沿x轴正方向传播的简谐横波在t=0时刻的波形图,已知波的传播速度,则
处质点在1s时的位移为 cm,x=1m处的质点
做简谐运动的表达式y= cm。
(3)直角玻璃三棱镜的截面如图所示,一条光线从AB面入射,ab为其折射光线,图中。已知这种玻璃的折射率
试求:
①ab光线在AC面上有无折射光线?(要有论证过程)
②ab光线经AC面反射后,再经BC面折射后的光线与BC面的夹角。
正确答案
(1)ABC
(2)-5、5sint
(3)①无折射光线
②
(1)ABC
(全选对给4分,选不全得2分,不选或错选不得分)
(2)-5、5sint(每空2分,共4分)
(3)①临界角C满足: …………1分
入射角
所以在AC面上发生全反射,即无折射光线 …………1分
②反射光线在BC面上的入射角为
由折射定律有BC面上的折射角r
…………2分
所以折射光线与BC面的夹角角为(注:135°也算正确)
如图为一个半圆形玻璃砖的截面图,O为圆心,MM′⊥AB。一束单色光沿NO方向射入,折射光线为ON′,ON与OM的夹角为30°, ON′与OM′的夹角为45°,半圆形玻璃砖的半径R="3.0m," 真空中的光速为c=3.0×108m/s。求当该单色光束沿与OM夹角为60°的PO方向射入时,
从入射到第一次射出玻璃砖传播的时间。
正确答案
略
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