题目内容

【题目】一半径为R的球体放置在水平面上,球体由折射率为n的透明材料制成。现有一束位于过球心O的竖直平面内的光线,平行于桌面射到球体表面上,折射入球体后再从竖直表面射出,出射角,如图所示。已知入射光线与桌面的距离为。

(1)作出光路图,并求该材料的折射率;

(2)从进入该材料开始计时至第一次到达竖直表面的传播时间t。

【答案】(1);(2)

【解析】

(1)设入射光线与球体的交点为C,连接OC,OC即为入射点的法线.因此,图中的角α为入射角.过C点作球体水平表面的垂线,垂足为B,如图所示

依题意有

又由△OBC知

解得

α=60°

出射角,因为,根据光的可逆性可知

由几何关系可知

解得

由折射定律得

(2)由几何知识知△ACO为等腰三角形,由几何关系可得

解得

设光穿越球体的时间为

练习册系列答案
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【题目】“测定玻璃的折射率”部分实验步骤如下:

①先在白纸上画一条直线EE′,代表两种介质的分界面;再画出一直线段AB作为入射光线,然后画出分界面上B处的法线NN′,如图所示。

②把长方形的玻璃砖放在白纸上,使它的一个长边与EE′对齐,用直尺或三角板轻靠在玻璃砖的另一长边,按住直尺或三角板不动。将玻璃砖取下,画出直线FF′代表玻璃砖的另一边。

③在直线AB上竖直插上两枚大头针G1、G2,放回玻璃砖,然后透过玻璃砖观察大头针G1、G2的像,调整视线方向,直到G1的像被G2挡住。

④在观察的这一侧竖直地插上两枚大头针G3和G4,用G3挡住G1、G2的像,用G4挡住G3以及G1、G2的像。

⑤移去大头针和玻璃砖,过G3、G4的插点画直线CD,与FF′相交于C点,直线CD就表示沿直线AB入射的光线透过玻璃砖后的光线,连接BC,BC就是玻璃砖内的折射光线的路径。

⑥用量角器量出入射角i和折射角r

(1)以下各说法中正确的是(____)

A. G1、G2及G3、G4之间的距离适当大些,可以提高准确度

B. G1、G2及G3、G4之间的距离取得小些,可以提高准确度

C. 入射角i适当大些,可以提高准确度

D. G1、G2的间距和入射角的大小均与实验的准确度无关

(2)该玻璃的折射率n=_________(用i、r表示)

(3)若作出的EE′与FF′的间距比玻璃两表面的实际间距大,则测量结果将________(填“偏大”或“偏小”或“无影响”)

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