题目内容

10.如图所示,OBCD为半圆柱体玻璃的横截面,OD为直径,一束由红光和蓝光组成的光从真空沿AO方向从直径面斜射入玻璃,B、C两点为两单色光的射出点.已知从B点射出的单色光由O到B的传播时间为tB,从C点射出的单色光由O到C的传播时间为tC,则(  )
A.OC光线为红光,tB=tCB.OB光线为红光,tB=tC
C.OC光线为红光,tB>tCD.OB光线为红光,tB<tC

分析 玻璃对红光的折射率小于对蓝光的折射率,由折射定律分析折射角的关系,从而确定哪条光线是红光.
研究任一光线,根据v=$\frac{c}{n}$求光在玻璃中的速度;由几何知识求得光在玻璃通过的路程,即可得到光在玻璃传播时间的表达式,再比较时间关系.

解答 解:玻璃对红光的折射率小于对蓝光的折射率,由折射定律知,红光和蓝光以相同的入射角射入玻璃砖时,红光的折射角小,所以OC光线为红光.
设任一光线在O点的入射角为i,折射角为r,光在玻璃中传播的路程是S,半圆柱的半径为R.
则光在玻璃中的速度为:v=$\frac{c}{n}$;
由几何知识得:S=2Rcos(90°-r)=2Rsinr,
则光在玻璃传播时间为:t=$\frac{S}{v}$=$\frac{2Rsinr}{\frac{c}{n}}$=$\frac{2Rnsinr}{c}$
由折射定律得:nsinr=sini
则得:t=$\frac{2Rsini}{c}$
由题知,入射角i相同,R、c相等,所以时间t相同,即有tB=tC.故A正确.
故选:A

点评 解决本题的关键是运用几何知识、光速公式和折射定律推导出时间表达式,要有运用数学知识分析几何光学的意识和能力.

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