题目内容
【题目】如图甲所示是由某透明材料制成的横截面为正三角形的三棱镜。一束细红色光束SO从空气中射向AB面,与AB成45角,经三棱镜折射后,从AC边射出,出射光线与AC边夹角也成45,求:
①这种透明材料的折射率;
②若用这种材料制成如图乙所示的器具,左侧是半径为R的半圆,右侧是长为4R,高为2R的长方体,一束红色光从左侧P点沿半径方向射入器具。要使光全部从器具的右端面射出,则光在器具中传播所需最长时间是多少? 已知光在空气中的传播速度为c.
【答案】①n= ②
【解析】试题分析①根据题意作出光路图,找出入射角和折射角,根据折射定律求解折射率;②根据光路图,结合光的全反射,确定总的光程L,并根据和求解时间。
①作出光路图,如图
由图可知: 光在三楼镜中的折射角r为30
根据光的折射定律:
得:
②要使光从器具的右端面出射必须以全反射的方式传播,每次的入射角都大于或等于临界角,但等于临界角时路程最大,时间最长,如图所示
第一次发生全反射有:由几何关系知: ,
设光经N次全反射从另一个端面射出,则在长方体内的总路程为
光在材料内总路程
光在材料中的的传播速度
所以: 光在材料中最长传播的时间
【题目】某实验小组用如图所示的装置测量弹簧的劲度系数k。每当挂在弹簧下端的钩码(每个钩码质量m=50g)处于静止状态时,用刻度尺测出对应的弹簧长度L(弹簧始终在弹性限度内),列表记录如下:
所挂钩码个数n | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 |
(cm) | 10.18 | 13.09 | 14.58 | 16.08 | 17.54 |
(1)表格中第二组数据的弹簧长度如图示,则弹簧长度为________cm;
(2)用所学知识尽量精确计算出每挂一个钩码弹簧伸长量ΔL=__________cm;并由ΔF=kΔL算出弹簧的劲度系数k=_______N/m.(g=9.8m/s,结果保留位有效数字)