题目内容

10.如图,在真空中有一平行玻璃砖,一束单色光从光源P发出与界面成θ=30°角从ab面中点射入,测得折射角α=45°,在玻璃砖的某个侧面射出,假设光源P到ab面上O的传播时间和它在玻璃砖中传播的时间相等,已知光在真空中的传播速度C=3.0×108m/s,ab长为$\sqrt{3}$×10cm.求:
(1)玻璃砖的折射率n和光线从玻璃砖射出时的折射角.
(2)点光源P到O的距离.

分析 (1)光线在O点折射时,已知入射角和折射角,由折射定律求折射率n.画出光路图,由几何关系求出光线射到ad面的入射角,再由折射定律求折射角.
(2)结合条件:光从光源S到AB面上P点的传播时间和它在玻璃砖中传播的时间相等,列方程求解P到O的距离.

解答 解:(1)如图,光线在O点折射时,由折射定律有:
n=$\frac{sin60°}{sinα}$=$\frac{sin60°}{sin45°}$=$\frac{\sqrt{6}}{2}$
光路如图,由几何关系有:β=α=45°
光线从玻璃砖的ad侧面射出,在ad面上射出时,有:
n=$\frac{sinγ}{sinβ}$
解得折射角为:γ=60°
(2)光在玻璃砖中通过的距离为:s=$\sqrt{2}$×$\frac{1}{2}$ab=vt 
又 v=$\frac{c}{n}$
设点光源p到o点的距离为L,有:L=ct
解得:L=$\frac{\sqrt{3}}{2}$ab=15cm
答:(1)玻璃砖的折射率n和光线从玻璃砖射出时的折射角是60°.
(2)点光源P到O的距离是15cm.

点评 解答本题的关键是正确画出光路图,掌握折射定律,依据几何关系和相关物理知识进行求解.

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