6.玻璃砖 所谓玻璃砖一般指横截面为矩形的棱柱.当光线从上表面入射.从下表面射出时.其特点是:⑴射出光线和入射光线平行,⑵各种色光在第一次入射后就发生色散,⑶射出光线的侧移和折射率.入射角.玻璃砖的厚度有关,⑷可利用玻璃砖测定玻璃的折射率. 例题分析 例1:直角三棱镜的顶角α=15°, 棱镜材料的折射率n=1.5.一细束单色光如图所示垂直于左侧面射入.试用作图法求出该入射光第一次从棱镜中射出的光线. 解:由n=1.5知临界角大于30°小于45°.边画边算可知该光线在射到A.B.C.D各点时的入射角依次是75°.60°.45°.30°.因此在A.B.C均发生全反射.到D点入射角才第一次小于临界角.所以才第一次有光线从棱镜射出. 例2:如图所示.一条长度为L=5.0m的光导纤维用折射率为n=的材料制成.一细束激光由其左端的中心点以α= 45°的入射角射入光导纤维内.经过一系列全反射后从右端射出.求:⑴该激光在光导纤维中的速度v是多大?⑵该激光在光导纤维中传输所经历的时间是多少? 解:⑴由n=c/v可得v=2.1×108m/s ⑵由n=sinα/sinr可得光线从左端面射入后的折射角为30°.射到侧面时的入射角为60°.大于临界角45°.因此发生全反射.同理光线每次在侧面都将发生全反射.直到光线达到右端面.由三角关系可以求出光线在光纤中通过的总路程为s=2L/.因此该激光在光导纤维中传输所经历的时间是t=s/v=2.7×10-8s. 例3:如图所示.一细束红光和一细束蓝光平行射到同一个三棱镜上.经折射后交于光屏上的同一个点M.若用n1和n2分别表示三棱镜对红光和蓝光的折射率.下列说法中正确的是 A.n1<n2.a为红光.b为蓝光 B.n1<n2.a为蓝光.b为红光 C.n1>n2.a为红光.b为蓝光 D.n1>n2.a为蓝光.b为红光 解:由图可知.b光线经过三棱镜后的偏折角较小.因此折射率较小.是红光. 例4:如图所示.自行车的尾灯采用了全反射棱镜的原理.它虽然本身不发光.但在夜间骑行时.从后面开来的汽车发出的强光照到尾灯后.会有较强的光被反射回去.使汽车司机注意到前面有自行车.尾灯的原理如图所示.下面说法中正确的是 A.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的左表面发生全反射 B.汽车灯光应从左面射过来在尾灯的右表面发生全反射 C.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的左表面发生全反射 D.汽车灯光应从右面射过来在尾灯的右表面发生全反射 解:利用全反射棱镜使入射光线偏折180°.光线应该从斜边入射.在两个直角边上连续发生两次全反射.所以选C. 例5:如图所示.两细束平行的单色光a.b射向同一块玻璃砖的上表面.最终都从玻璃砖的下表面射出.已知玻璃对单色光a的折射率较小.那么下列说法中正确的有 A.进入玻璃砖后两束光仍然是平行的 B.从玻璃砖下表面射出后.两束光不再平行 C.从玻璃砖下表面射出后.两束光之间的距离一定减小了 D.从玻璃砖下表面射出后.两束光之间的距离可能和射入前相同 解:进入时入射角相同.折射率不同.因此折射角不同.两束光在玻璃内不再平行.但从下表面射出时仍是平行的.射出时两束光之间的距离根据玻璃砖的厚度不同而不同.在厚度从小到搭变化时.该距离先减小后增大.有可能和入射前相同. 例6:如图所示.AB为一块透明的光学材料左侧的端面.建立直角坐标系如图.设该光学材料的折射率沿y轴正方向均匀减小.现有一束单色光a从原点O以某一入射角θ由空气射入该材料内部.则该光线在该材料内部可能的光路是下图中的哪一个? 解:如图所示.由于该材料折射率由下向上均匀减小.可以设想将它分割成折射率不同的薄层.光线射到相邻两层的界面时.如果入射角小于临界角.则射入上一层后折射角大于入射角.光线偏离法线.到达更上层的界面时入射角逐渐增大.当入射角达到临界角时发生全反射.光线开始向下射去直到从该材料中射出. 例7:如图所示.用透明材料做成一长方体形的光学器材.要求从上表面射入的光线可能从右侧面射出.那么所选的材料的折射率应满足 A.折射率必须大于 B.折射率必须小于 C.折射率可取大于1的任意值 D.无论折射率是多大都不可能 解:从图中可以看出.为使上表面射入的光线经两次折射后从右侧面射出.θ1和θ2都必须小于临界角C.即θ1<C.θ2<C.而θ1+θ2=90°.故C>45°.n=1/sinC<.选B答案. 例8:如图所示.一束平行单色光a垂直射向横截面为等边三角形的棱镜的左侧面.棱镜材料的折射率是.试画出该入射光射向棱镜后所有可能的射出光线. 解:由折射率为得全反射临界角是45°.光线从左侧面射入后方向不发生改变.射到右侧面和底面的光线的入射角都是60°.大于临界角.因此发生全反射.反射光线分别垂直射向底面和右侧面.在底面和右侧面同时还有反射光线.由光路可逆知.它们最终又从左侧面射出.所有可能射出的光线如图所示. 查看更多

 

题目列表(包括答案和解析)

精英家教网如图所示,两束平行细单色光a、b,斜射到截面是矩形的玻璃砖的一个侧面,入射点分别为O1、O2,都从玻璃砖的另一平行侧面上的某点P射出,则下列说法中正确的是(  )

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A.(选修模块3-3)
(1)科学家在“哥伦比亚”号航天飞机上进行了一次在微重力条件(即失重状态)下制造泡沫金属的实验.把锂、镁、铝、钛等轻金属放在一个石英瓶内,用太阳能将这些金属熔化为液体,然后在熔化的金属中充进氢气,使金属内产生大量气泡,金属冷凝后就形成到处是微孔的泡沫金属.下列说法中正确的是
 

A.失重条件下液态金属呈球状是由于液体表面分子间只存在引力作用
B.失重条件下充入金属液体内的气体气泡不能无限地膨胀是因为液体表面张力的约束
C.在金属液体冷凝过程中,气泡收缩变小,外界对气体做功,气体内能增大
D.泡沫金属物理性质各向同性,说明它是非晶体
(2)一定质量的理想气体的状态变化过程如图所示,A到B是等压过程,B到C是等容过程,C到A是等温过程.则B到C气体的温度
 
填“升高”、“降低”或“不变”);ABCA全过程气体从外界吸收的热量为Q,则外界对气体做的功为
 

(3)已知食盐(NaCl)的密度为ρ,摩尔质量为M,阿伏伽德罗常数为NA,求:
①食盐分子的质量m;
②食盐分子的体积V0
B.(选修模块3-4)
(1)射电望远镜是接受天体射出电磁波(简称“射电波”)的望远镜.电磁波信号主要是无线电波中的微波波段(波长为厘米或毫米级).在地面上相距很远的两处分别安装射电波接收器,两处接受到同一列宇宙射电波后,再把两处信号叠加,最终得到的信号是宇宙射电波在两处的信号干涉后的结果.下列说法正确的是
 

A.当上述两处信号步调完全相反时,最终所得信号最强
B.射电波沿某方向射向地球,由于地球自转,两处的信号叠加有时加强,有时减弱,呈周期性变化
C.干涉是波的特性,所以任何两列射电波都会发生干涉
D.波长为毫米级射电波比厘米级射电波更容易发生衍射现象
(2)如图为一列沿x轴方向传播的简谐波t1=0时刻的波动图象,此时P点运动方向为-y方向,位移是2.5厘米,且振动周期为0.5s,则波传播方向为
 
,速度为
 
m/s,t2=0.25s时刻质点P的位移是
 
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(3)为了测量半圆形玻璃砖的折射率,某同学在半径R=5cm的玻璃砖下方放置一光屏;一束光垂直玻璃砖的上表面从圆心O射入玻璃,光透过玻璃砖后在光屏上留下一光点A,然后将光束向右平移至O1点时,光屏亮点恰好消失,测得OO1=3cm,求:
①玻璃砖的折射率n;
②光在玻璃中传播速度的大小v(光在真空中的传播速度c=3.0×108m/s).
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C.(选修模块3-5)
轨道电子俘获(EC)是指原子核俘获了其核外内层轨道电子所发生的衰变,如钒(2347V)俘获其K轨道电子后变成钛(2247Ti),同时放出一个中微子υe,方程为2347V+-10e→2247Ti+υe
(1)关于上述轨道电子俘获,下列说法中正确的是
 

A.原子核内一个质子俘获电子转变为中子
B.原子核内一个中子俘获电子转变为质子
C.原子核俘获电子后核子数增加
D.原子核俘获电子后电荷数增加
(2)中微子在实验中很难探测,我国科学家王淦昌1942年首先提出可通过测量内俘获过程末态核(如2247Ti)的反冲来间接证明中微子的存在,此方法简单有效,后来得到实验证实.若母核2347V原来是静止的,2247Ti质量为m,测得其速度为v,普朗克常量为h,则中微子动量大小为
 
,物质波波长为
 

(3)发生轨道电子俘获后,在内轨道上留下一个空位由外层电子跃迁补充.设钛原子K
轨道电子的能级为E1,L轨道电子的能级为E2,E2>E1,离钛原子无穷远处能级为零.
①求当L轨道电子跃迁到K轨道时辐射光子的波长λ;
②当K轨道电子吸收了频率υ的光子后被电离为自由电子,求自由电子的动能EK

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在“测定玻璃折射率”的实验中,如图所示为所插四枚大头针的位置,aa′为事先确定好的玻璃砖的其中一平行边,bb′为准确操作时应画出的玻璃砖的另一平行边.
(1)如果在实验过程中不小心将玻璃砖向上平移了一些,bb′移到图中虚线位置,而在做光路图时aa′不变,则所测得的折射率将
偏大
偏大
(填偏大、偏小或不变);
(2)若所使用的玻璃砖的bb′边与aa′不平行(如图所示),其它操作无误,则所测得的折射率将
不变
不变
(填偏大、偏小或不变).

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在观察双缝干涉图样时,如果把光屏向靠近双缝的方向移动,相邻两亮条纹中心的距离
 
(填“增大”、“减小”);调节分划板的位置,使分划板中心刻度线对齐其中某条亮条纹(并将其记为第一条)的中心,如图1所示,此时螺旋测微器的读数为
 
mm;
在“测定玻璃折射率”的实验中,如图2所示为所插四枚大头针的位置,aa′为事先确定好的玻璃砖的其中一平行边,bb′为准确操作时应画出的玻璃砖的另一平行边.
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a.如果在实验过程中不小心将玻璃砖向上平移了一些,bb′移到图中虚线位置,而在做光路图时aa′不变,则所测得的折射率将
 
(填偏大、偏小或不变);
b.若所使用的玻璃砖的bb′边与aa′不平行(如图所示),其它操作无误,则所测得的折射率将
 
(填偏大、偏小或不变).

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如图所示,空气中有一块横截面呈扇形的玻璃砖,玻璃砖的折射率为
2
.现有一细光束垂直射到AO面上,经玻璃砖反射、折射后经OB面平行返回,∠AOB=135°,则光线在OB面上的入射角应是(  )

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