题目内容

18.如图所示,真空中有一个半径为R,质量均匀分布的玻璃球,由a、b两种单色光组成的复合光束射入该玻璃球,当入射角θ等于60°时,其折射光束和出射光束如图所示.已知a光束第一次射出此玻璃球后的出射光束相对复合光束的偏转角也为60°,c为真空中的光速,则下列说法正确的是(  )
A.a光在玻璃中穿越的时间为t=$\frac{3R}{c}$
B.用同一装置分别进行双缝干涉实验时,b光的亮条纹间距比a光大些
C.a、b光从真空进入玻璃球,其频率将变小
D.适当增大入射角θ,a、b光束都可能发生全反射

分析 由折射定律求出折射率,得到光在玻璃球中的传播速度v,由几何关系求出光玻璃球中传播的距离s,由t=$\frac{s}{v}$求a光在玻璃中穿越的时间.
先根据光路图读出b光偏折程度大于a光的偏折程度,从而根据折射定律得出b光的折射率大于a光的折射率,折射率越大的光频率越大,波长越短,再进行分析.

解答 解:A、a光入射角为i=60°,折射角为r=30°,则玻璃球对a光的折射率 n=$\frac{sini}{sinr}$=$\frac{sin60°}{sin30°}$=$\sqrt{3}$.
光在玻璃球中的传播速度 v=$\frac{c}{n}$,由几何关系得光玻璃球中传播的距离s=2Rcos30°=$\sqrt{3}$R,a光在玻璃中穿越的时间 t=$\frac{s}{v}$,联立得 t=$\frac{3R}{c}$.故A正确.
B、根据光路图读出b光偏折程度大于a光的偏折程度,知b光的折射率大于a光的折射率,则b光的频率高,波长短,由△x=$\frac{L}{d}$λ,则b光的干涉条纹间距小些,故B错误.
C、光的频率由光源决定,与介质无关,则a、b光从真空进入玻璃球,其频率不变,故C错误;
D、由于光线射到玻璃球内表面时,入射角等于光线进入玻璃球时的入射角,根据光路可逆性可知,不可能发生全反射,故D错误;
故选:A.

点评 本题是折射定律和几何知识的综合,画出光路图,运用几何关系和光路可逆性原理结合分析是关键.

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