题目内容

【题目】图a为某种检测油箱中油深度的油量计,它是由许多透明等厚的薄塑料片叠合而成。每个薄片的形状如图b所示,其底部尖角为直角,且两腰相等。薄片的长度从很短到接近油箱底部不等。把这一油量计固定在油箱盖上,通过油箱盖的矩形窗口可以看到油量计的上端面。把油量计竖直插入油箱,从上端面明暗分界线的位置可以知道油的深度。已知油的折射率为n,问透明塑料的折射率n'应满足怎样的条件?

【答案】

【解析】

我们主要考虑从窗口竖直向下射入塑料片的光线。从油量计的上端面垂直射入的光线在塑料和油的界面处发生折射,进入油中,人看起来是暗的;在塑料和空气的界面处发生全反射,返回油量计的上端面并射出,进入观察者眼中,人看起来是明亮的。

入射光线在塑料和空气的界面处发生全反射,临界角C<45,即

从油量计的上端面垂直射入的光线在塑料和油的界面处发生折射,设折射角为i,则

由于0<i<90o

所以 ,即

综上所述,要求

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