题目内容

【题目】如图是某透明材料做的球壳,内表面涂上特殊物质,使照射到内表面的光能被全部吸收,通过实验发现,当内、外表面的半径分别是R、2R时,无论怎样改变点光源S距球心O的距离,S射向球壳的光均恰好全部被内表面吸收,已知真空中光速为c,求:

①透明材料的折射率;

②当光源S距离球心O为5R时,光源S射向球壳的光从S点到达内表面的最短时间。

【答案】

【解析】①如图,从S发出的与球壳外表面相切的光线射入球壳内后,若恰好与内表面相切,则S射向球壳的光均恰好全部被内表面吸收。设折射角为r。由几何知识得,解得

根据折射定律得 ,解得

②当光源S距离球心O5R时,光源S射向球壳的光到达内表面的最短距离为

光在球壳内传播的速度为

故所求的最短时间

联立得

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