如图所示,半圆形玻璃砖的半径为R,光屏PQ置于直径的右端并与直径垂直,一单色光与竖直方向成α=30°角射

如图所示,半圆形玻璃砖的半径为R,光屏PQ置于直径的右端并与直径垂直,一单色光与竖直方向成α=30°角射入玻璃砖的圆心O,在光屏上出现了一个光斑,玻璃对该种单色光的折射率为n=2,光在真空中的传播速度为c,求:(1)光屏上的光斑与O点之间的距离;(2)光进入玻璃后经过多少时间到达光屏;(3)使入射光线绕O点逆时针方向旋转,为使光屏上的光斑消失,至少要转过多少角度?

解:(1)作出光路图如图所示,由折射定律得:
  n=
sinγ
sinα

代入数据解得:γ=45°
光斑与O点之间的距离
  S=
R
sinγ
=
2
R
(2)设光在玻璃中的速度为v,则
  v=
c
n
=
c
2

光在玻璃中的传播时间t1=
R
v
=
2
R
c

光从O点到达光屏的时间t2=
S
c
=
2
R
c

光进入玻璃后到达光屏的时间 t=t1+t2=
2
2
R
c

(3)当光在界面处发生全反射时光屏上的光斑消失,故
  sinC=
1
n

即入射角α′=C=45°时光斑消失,
入射光线至少要转过的角度为α′-α=15°
答:
(1)光屏上的光斑与O点之间的距离为
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第1个回答  2015-09-18
分析:(1)A、B为同一波源发出的两列波,频率相同.由图读出波长关系,由公式v=λf研究波速关系.
(2)根据折射定律求出折射角,几何关系求解两个光斑之间的距离;为使光屏上的光斑消失,要使光线发生全反射.由于n1<n2,玻璃对其折射率为n2的色光先发生全反射,由临界角公式求解为使光屏上的光斑消失,复色光的入射角的最小值.
解答:解:
(1)由题,两列波频率相同.由图读出波长:
λA=
4
3
a,λB=
2
3
a
由公式v=λf研究得到λA:λB=2:1
故选C
(2)①作出光路图如图,由折射定律有:
n1=
sinβ1
sinα
,n2=
sinβ2
sinα

代入数据得:β1=45°,β2=60°
故有AB=PA-PB=
R
tan45°
-
R
tan60°
=(1-

3

3
)R
②当两种色光在界面处均发生全反射时光斑消失,随入射角α增大,玻璃对其折射率为n2的色光先发生全反射,后对折射率为n1的色光发生全反射.故sinC=
1
n1
=
1

2

所以α=C=45°
故答案为:(1)C;(2)①这两个光斑之间的距离是(1-

3

3
)R;②为使光屏上的光斑消失,复色光的入射角至少为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;二是入射角大于临界角.
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