题目内容

10.如图所示,半径R=10cm的半圆形玻璃砖下端紧靠在足够大的光屏MN上,O点为圆心,OO′为直径PQ的垂线,一束复色光沿半径方向与OO′成θ=30°角射向O点,在光屏的MQ间形成了彩色光带,已知复金以光由折射率从n1=$\sqrt{2}$到n2=1.6的各种色光组成.(sin37°=0.6,cos37°=0.8)
(1)求MQ间的彩色光带的宽度L
(2)改变复色光入射角至某值θ′时,MQ间的彩色光带恰好消失,求此时的入射角θ′.

分析 (1)两束光通过玻璃砖时,由于折射率不同,折射角不同,从而产生色散,根据折射定律求出折射角,由几何知识求解光带的宽度L.
(2)改变复色光入射角,MQ间的彩色光带恰好消失,说明临界角较小的光束发生了全反射,由sinC=$\frac{1}{n}$求解.

解答 解:(1)入射到O点的复色光经PQ界面的折射后在光屏上的A、B之间形成彩色的光带,光路如图所示.
根据折射定律有:
 n1=$\frac{sinα}{sinθ}$ 
解得 α=45°
由n2=$\frac{sinβ}{sinθ}$,可得 β=53°
故彩色光带的宽度 L=Rcotα-Rcotβ=2.5cm
(2)据题意,在O点,n1=$\sqrt{2}$的色光恰好发生全反射,彩色光带恰好消失
  根据sinθ′=$\frac{1}{{n}_{1}}$,得 θ′=45°
答:
(1)MQ间的彩色光带的宽度L是2.5cm.
(2)改变复色光入射角至某值θ′时,MQ间的彩色光带恰好消失,此时的入射角θ′是45°.

点评 对于涉及全反射的问题,要紧扣全反射产生的条件:一是光从光密介质射入光疏介质;二是入射角大于等于临界角.

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