题目内容

5.如图所示,上下表面平行的玻璃砖对某种单色红光的折射率为n=$\sqrt{2}$,玻璃砖下表面镀有银反射面.一束该单色红光与界面的夹角θ=45°射到玻璃砖上表面,结果在玻璃砖上表面的右边竖直光屏P上(见图)出现出现相距h=2cm的红色光点A和B(A点在B点之上,图中未画出A、B),光在玻璃砖下表面(只考虑)一次反射.
①画出光路示意图;
②求玻璃砖的厚度d;
③换用单色紫光做该实验(紫光同样以θ=45°射到玻璃砖上表面),玻璃砖的厚度不变,(紫光的)光点A和B相对原来红光的光点如何变化?

分析 ①根据光的反射定律和折射定律作出光路图.
②光线斜射在表面镀反射膜的平行玻璃砖,反射光线在竖直光屏上出现光点A,而折射光线经反射后再折射在竖直光屏上出现光点B,根据光学的几何关系可由AB两点间距确定CE间距,再由折射定律,得出折射角,最终算出玻璃砖的厚度d.
③换用单色紫光做该实验,紫光的折射率比红光大,由折射定律分析折射角的大小,由几何知识判断即可.

解答 解:①光路图如图示.
②设第一次折射时折射角为γ.
则有:n=$\frac{sin(90°-θ)}{sinγ}$
将n=$\sqrt{2}$,θ=45°
代入解得:γ=30°.
设第二次折射时折射角为α,则有:
  $\frac{sinγ}{sinα}$=$\frac{1}{n}$=$\frac{1}{\sqrt{2}}$
解得:α=45°
由几何关系得:h=2dtanγ•cot45°=2dtanγ
解得 d=$\frac{h}{2tanγ}$=$\sqrt{3}$cm 
③换用单色紫光做该实验,则紫光的折射率比红光大,即n紫>n红,由折射定律有,γ紫<γ红,则h变小,A点不变,B点上移.
答:①画出光路示意图如图;
②玻璃砖的厚度d为$\sqrt{3}$cm;
③换用单色紫光做该实验,A点不变,B点上移.

点评 此题是两次折射的问题,要根据折射定律和反射定律作出光路图.根据光路可逆原理和光的反射定律可以推导出出射光线是平行的.

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