题目内容


如图,为某种透明材料做成的三棱镜横截面,其形状是边长为a的等边三角形,现用一束宽度为a的单色平行光束,以垂直于BC面的方向正好入射到该三棱镜的AB及AC面上,结果所有从AB、AC面入射的光线进入后恰好全部直接到达BC面.试求:

(i)该材料对此平行光束的折射率;

(ii)这些到达BC面的光线从BC面折射而出后,如果照射到一块平行于BC面的屏上形成光斑,则当屏到BC面的距离d满足什么条件时,此光斑分为两块?


(i) 由于对称性,我们考虑从AB面入射的光线,这些光线在棱镜中是平行于AC面的,由对称性不难得出,光线进入AB面时的入射角α折射角β分别为α=60º,β=30º  ·····3分

由折射定律,材料折射率  ······3分

(ii)如图O为BC中点,在B点附近折射的光线从BC射出后与直线AO交于D,可看出只要光屏放得比D点远,则光斑会分成两块.  由几何关系可得OD= ··········2分

所以当光屏到BC距离超过时,光斑分为两块        ·········································1分


练习册系列答案
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人骑自行车由静到动,除了要增加人和车的动能以外,还要克服空气及其他阻力做功。为了测量人骑自行车的功率,某活动小组进行了如下实验:在离出发线5m、10m、20m、30m、……70m的地方分别划上8条计时线,每条计时线附近站几个学生,手持秒表。听到发令员的信号后,受测者全力骑车由出发线启动,同时全体学生都开始计时。自行车每到达一条计时线,站在该计时线上的几个学生就停止计时,记下自行车从出发线到该条计时线的时间。实验数据记录如下(每个计时点的时间都取这几个同学计时的平均值):

各段距离△x(m)

0~5

5~10

10~20

20~30

30~40

40~50

50~60

60~70

平均速度v(m/s)

2.08

2.78

6.67

8.33

10.0

10.0

 
该活动小组处理数据如下:

(1)自行车在每一路段内的速度变化不是很大,因此可以粗略的用每一段的平均速度代替该段的速度。请计算出上述表格中空缺的①、②处的数据:

        (m/s);②        (m/s)。

(2)以纵轴v代表自行车在各段运动中的平均速度,横轴x代表运动中自行车的位置,试作出vx图。(其中0~5m段的平均速度已画出)

(3)本次实验中,设学生和自行车在各段△x内所受阻力与其速度大小成正比(比例系数为K),则在各段平均阻力做功的表达式W=        (用题设字母表示);若整个过程中该同学骑车的功率P保持不变,则P=       (用题设字母表示)。

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