题目内容
【题目】如图所示,一玻璃砖的横截面为半圆形,O为圆心,半径为R,MN为直径,P为OM的中点,MN与水平放置的足够大光屏平行,两者间距为d=R,一单色细光束沿垂直于玻璃砖上表面的方向从P点射入玻璃砖,光从弧形表面上某点A射出后到达光屏上某处Q点,已知玻璃砖对该光的折射率为n=。求:
(1)从球面射出时光线对应的折射角的大小;
(2)这束光在玻璃砖中传播的时间;
(3)光束从OM上的P点射入玻璃砖后到达光屏上Q点所用的时间(不考虑反射光,光在真空中传播速度为c)。
【答案】(1)β=45° (2) (3)
【解析】
(1)完成光路图如图所示,P为OM的中点。设出射点处的入射角为α,折射角为β 。由几何关系知:
,得
由折射定律得:
得:
(2)
设光在玻璃砖中的传播速度为v,传播时间为t1,则:
则光线在玻璃砖内传播的时间为
(3)由图知,
设光从A到Q所用时间为t2,则:
由以上关系可求得从P到Q的时间为:
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