题目内容

【题目】如图所示,一束截面为圆形(半径为R)的平行复色光垂直射向一玻璃半球的平面,经折射后在屏幕S上形成一个圆形彩色亮区。已知玻璃半球的半径为R,屏幕S至球心的距离为D(D>3R),不考虑光的干涉和衍射。

①问在屏幕S上形成的圆形亮区的最外侧是什么颜色;

②若玻璃半球对①问中色光的折射率为n,请求出圆形亮区的最大半径。

【答案】1紫色2

【解析】解:在屏幕S上形成的圆形亮区的最外侧是紫色.

因为当平行光从玻璃中射向空气时,由于紫光的折射率的最大,则临界角最小,所以首先发生全反射,因此出射光线与屏幕的交点最远.故圆形亮区的最外侧紫光.

如图所示,紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕S上的点D到亮区中心E的距离r就是所求最大半径,设紫光临界角为C,由全反射的知识:sinC=

所以cosC=

则得 tanC=

由几何知识可得:OB==r==D﹣nR

答:在屏幕S上形成的圆形亮区的最外侧是紫色.

圆形亮区的最大半径为D﹣nR

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