题目内容

【题目】如图所示是一透明物体的横截面,横截面为等腰三角形ABC,边长AB长为a,底面AC镀有反射膜。今有一条光线垂直AB边从中点入射,进入透明物体后直接射到底面AC上,并恰好发生全反射,(已知光在真空中的传播速度为c)求:

透明物体的折射率和光在透明物体内的传播时间;

若光线从AB面沿平行于底面的方向射向透明物体,求光线最终离开透明物体时的出射角。

【答案】(1) (2)

【解析】

(1)根据题意,光线射到AC面上时入射角度恰好为临界角C,由几何关系C=45°,根据可得

由几何关系可知光在透明物体中的传播路径长为a,设光在介质中的传播速度为v

可得

(2)设此时光在AB面的入射角为,折射角为r,由题意可知,=45°

根据公式

可得r=30°

由几何关系可知α=45°,α=γ+ββ=15°,光在AC面的入射角为75°,发生全反射

设在BC面的入射角为',折射角为r',根据几何关系,'=30°

根据公式代入数值可得r'=45°

练习册系列答案
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【题目】对于同一物理问题,常常可以从宏观与微观两个不同角度进行研究,找出其内在联系,从而更加深刻地理解其物理本质。一段横截面积为S、长为l的直导线,单位体积内有n个自由电子,一个电子电量为e。该导线通有恒定电流时,导线两端的电势差为U,假设自由电子定向移动的速率均为v

(1)求导线中的电流I

(2)所谓电流做功,实质上是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功。为了求解在时间t内电流做功W为多少,小红和小明给出了不同的想法:

小红记得老师上课讲过,W=UIt,因此将第(1)问求出的I的结果代入,就可以得到W的表达式。但是小红不记得老师是怎样得出W=UIt这个公式的。小明提出,既然电流做功是导线中的恒定电场对自由电荷的静电力做功,那么应该先求出导线中的恒定电场的场强,即,设导体中全部电荷为q后,再求出电场力做的功,将q代换之后,小明没有得出W=UIt的结果。

请问你认为小红和小明谁说的对?若是小红说的对,请给出公式的推导过程;若是小明说的对,请补充完善这个问题中电流做功的求解过程。

(3)为了更好地描述某个小区域的电流分布情况,物理学家引入了电流密度这一物理量,定义其大小为单位时间内通过单位面积的电量。若已知该导线中的电流密度为j,导线的电阻率为ρ,试证明:

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