题目内容

一列简谐横波沿x轴正向传播,传到M点时波形如图1所示,再经0.6s,N点开始振动,则该波的振幅A和频率f为
A
A


A.A=0.5m   f=2.5Hz  B.A=0.5m f=5Hz  C.A=1m f=2.5Hz  D. A=1m f=5Hz
(2)如图2所示,用折射率n=
3
的玻璃制成的三棱镜截面.平行光线由AB面入射,从BC面射出时光线与BC面垂直.则斜射到AB面上光线的入射角是多少?斜射到AB面上的光束,并能从BC面上射出的那部分光束宽度是AB边长的多少倍?
分析:(1)根据传播的距离和时间求出波速,结合波长求出周期,从而得出频率,波幅可以直接从波形图上读出.
(2)根据几何关系求出光在AB面上的折射角,根据折射定律求出入射角的大小.因为在AB面上的折射角为30度,若直接折射到BC面上,入射角等于60度,大于全反射的临界角,不能从BC面上折射出去,根据几何关系确定先经过AC面反射,再垂直于BC面射出的那部分关系,求出斜射到AB面上的光束,并能从BC面上射出的那部分光束宽度是AB边长的倍数.
解答:解:(1)波的振幅A=0.5m,波速v=
△x
△t
=
6
0.6
m/s=10m/s
.
周期T=
λ
v
=
4
10
s=0.4s

则波的频率f=
1
T
=2.5Hz.故A正确,B、C、D错误.
故选A.
(2)要使光线从BC面射出时光线与BC面垂直,那么在三棱镜中的入射光线也必与BC面垂直,这样的入射光线只有经AC面全反射才能获得,如图所示.
此时:θ=900-300=600 
r=180°-900-300-300=300       
根据光的折射定律得:sin i=n sin r=
3
2
       
i=60° 
斜射到AB面上的光束,并能从BC面上射出的那部分光束的边界右图,其中射向AO段的能从BC面垂直射出,OB段则不能.
因为AB=
3
BC
    0B=
3
3
BC
所以AB=30B.
则AO=
2
3
AB
.
答:斜射到AB面上的光束,并能从BC面上射出的那部分光束宽度是AB边长的
2
3
.
点评:本题考查了波的图象和几何光学,难度不大,对于光学问题,对数学几何能力的要求较高,平时练习需加强训练.
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