分析 (1)光线从入射到出射的光路如下图所示.入射光线AB经玻璃折射后,折射光线为BC,又经球内壁反射后,反射光线为CD,再经折射后,折射出的光线为DE.OB、OD为球的半球,即为法线.作出光路图.
(2)根据几何知识和对称性求出折射角r,由折射定律求出折射率n.由几何关系求出光在透明球中传播的距离,由v=$\frac{c}{n}$求出光在透明球中传播的速度,再由t=$\frac{L}{v}$求传播的时间.
解答 解:(1)作入射光线与出射光线之间的夹角为α的角平分线,该角平分线过球心O,与球面交于C点.入射点A和该角平分线与球面交点C的连线为光线在球内的路径,从C点反射后沿CB连线从B点射出,如图所示.
(2)由几何关系及对称性,有:r=$\frac{α}{2}$+(i-r)
解得:r=30°
由折射定律得:n=$\frac{sini}{sinr}$=$\sqrt{2}$
由几何关系得:AC=BC=2Rcosr=2R•$\frac{\sqrt{3}}{2}$=$\sqrt{3}$R
光在透明球中传播路程为:L=2$\sqrt{3}$R
传播速度为:v=$\frac{c}{n}$=$\frac{\sqrt{2}}{2}$c
传播时间为:t=$\frac{L}{v}$=$\frac{2\sqrt{6}R}{c}$
答:(1)在图上画出光线在球内的路径和方向如图所示.
(2)透明球的折射率是$\sqrt{2}$,光在透明球中传播的时间是$\frac{2\sqrt{6}R}{c}$.
点评 本题是几何光学问题,作出光路图是解题的基础,同时要善于运用几何关系分析光线的偏折角与折射角和入射角的关系.
科目:高中物理 来源: 题型:实验题
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科目:高中物理 来源: 题型:选择题
A. | F、FN均缓慢增大 | B. | F、FN均保持不变 | ||
C. | F缓慢增大、FN缓慢减小 | D. | F缓慢减小、FN缓慢增大 |
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科目:高中物理 来源: 题型:多选题
A. | 光的偏振现象说明光波是纵波 | |
B. | 波从一种介质进入另一种介质时,频率保持不变 | |
C. | 雨后彩虹是由于太阳光入射到水滴中发生全反射形成的 | |
D. | 鸣笛汽车驶近路人过程中,路人听到的声波频率比该波源的振动频率大 | |
E. | 在双缝干涉实验中,用红光代替黄光作为入射光可增大干涉条纹的间距 |
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科目:高中物理 来源: 题型:实验题
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科目:高中物理 来源: 题型:解答题
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