题目内容

17.如图所示,空气中有一横截面为半圆环的均匀透明柱体,其内圆半径为r,外圆半径为R,且R=$\sqrt{2}$r.现有一束单色光垂直于水平端面A射入透明柱体,经过三次全反射(都发生在外圆面),最后垂直于水平端面B射出.设透明柱体的折射率为n,光在透明柱体内传播的时间为t,若真空中的光速为c,则(  )
A.n可能为1.2B.n可能为2C.t可能为$\frac{3\sqrt{2}r}{c}$D.t可能为$\frac{3\sqrt{3}r}{c}$

分析 结合光路的可逆性,作出光路图;由折射定律和几何知识结合求解.

解答 解:只经过三次全反射可知第一次入射角为60°,反射光路图如图所示.

AB、根据全反射可知临界角C≤60°,再根据n=$\frac{1}{sinC}$
则 n≥$\frac{1}{sin60°}$≈1.2,n可能是1.2和2.故A、B正确;
CD、光在透明柱体中运动路程为 L=2R+2Rcos60°=3R=3$\sqrt{2}$r
运动时间为t=$\frac{L}{v}$=$\frac{L}{\frac{c}{n}}$=$\frac{nL}{c}$≥$\frac{1.2×3\sqrt{2}r}{c}$=$\frac{3.6\sqrt{2}r}{c}$,则t可能为$\frac{3\sqrt{3}r}{c}$.故C错误,D正确.
故选:ABD.

点评 本题考查全反射,解题的关键在于题目中几何关系的应用,只有根据几何关系解出临界角的正弦才能求出正确结果.

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