题目内容

20.如图所示,真空中的匀质透明球体的半径为R,一束单色光沿方向平行于直径AB射向球体,入射角为60°,光线从D点射入球体经一次反射后由E(图中未标出)再次折射回真空中,此时的出射光线刚好与入射光线平行,已知光在真空中的速度为c.则(  )
A.该球体的绝对折射率为2
B.光线从D点射入到从E点射出球体的总时间为$\frac{6R}{c}$
C.从D点折射入球体的光线相对CD的偏折角为15°
D.适当改变入射点的位置,光线进入球体后,可能会发生全反射

分析 作出光路图,由几何知识求出光线在C点的入射角与折射角,由折射定律n=$\frac{sini}{sinr}$求出折射率.由几何知识求出光从C点射入到从E点射出通过的总路程,由v=$\frac{c}{n}$求出光在球内传播的速度,即可求得时间;根据光路的可逆性分析射入球体内的光线能否发生全反射.

解答 解:A、根据对称性和反射定律、折射定律作出光路如图所示.光线经反射后到达介质与空气的界面时,由几何关系得:
  i=2r,则r=30°
则球体的折射率 n=$\frac{sini}{sinr}$=$\frac{sin60°}{sin30°}$=$\sqrt{3}$.故A错误.
B、光从C射入到从E点射出通过的路程是 S=4Rcos30°,光在介质中传播速度v=$\frac{c}{n}$,则该光从C射入到从E射出的总时间 t=$\frac{s}{v}$
=$\frac{4Rncos30°}{c}$=$\frac{6R}{c}$.故B正确;
C、从D点折射入球体的光线相对CD的偏折角为 i-r=30°.故C错误.
D、光线进入球体后,由几何知识知,折射光线射到B点时入射角等于r,由光路可逆性原理,折射光线不可能在B点发生全反射,一定能从B点射出,故D错误.
故选:B.

点评 本题考查对全反射、折射现象的理解与运用能力,作出光路图,根据反射的对称性特点和几何知识求解入射角与折射角是关键.

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