如图所示,半圆玻璃砖的半径R=10cm,折射率为n=3,直径AB与屏幕MN垂直并接触于A点,一在真空中波长为λ0
如图所示,半圆玻璃砖的半径R=10cm,折射率为n=3,直径AB与屏幕MN垂直并接触于A点,一在真空中波长为λ0的激光a,以入射角i=30°射向半圆玻璃砖的圆心O,结果在...
如图所示,半圆玻璃砖的半径R=10cm,折射率为n=3,直径AB与屏幕MN垂直并接触于A点,一在真空中波长为λ0的激光a,以入射角i=30°射向半圆玻璃砖的圆心O,结果在水平屏幕MN上出现两个光斑.(已知光在真空中速度为c)求:(1)激光a在玻璃砖中的频率、波长;(2)屏幕MN上两个光斑之间距离L;(3)保持玻璃砖不动,增大入射角i,MN上会只剩下一个光斑.求刚好只剩下一个光斑时,该光斑距A点的距离.
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(1)激光a在玻璃砖中的频率为:f=
,波长:λ=
=
=
(2)设全反射临界角为C,则有:
sinC=
=
=0.57
因为i=30°<C,
所以光线在AB面上不发生全反射,即既有反射又有折射.作出光路图如图所示.
根据折射定律得;:
=
,
得,sinr=nsini=
×sin30°=
,r=60°
由几何知识得,△OPQ为直角三角形,所以两个光斑PQ之间的距离:
L=
=
+
=Rtan60°+R?tan30°=
R+
R=
×10cm=
cm
(3)保持玻璃砖不动,增大入射角i,MN上会只剩下一个光斑时,说明光线在AB面上发生了全反射,此时入射角恰好等于临界角,即i=C.
因sinC=
=
,
则得:tanC=
=
=
=
所以光斑H距A点距离为:
=
=
=10
c |
λ0 |
v |
f |
| ||
f |
λ0 |
n |
(2)设全反射临界角为C,则有:
sinC=
1 |
n |
1 | ||
|
因为i=30°<C,
所以光线在AB面上不发生全反射,即既有反射又有折射.作出光路图如图所示.
根据折射定律得;:
sini |
sinr |
1 |
n |
得,sinr=nsini=
3 |
| ||
2 |
由几何知识得,△OPQ为直角三角形,所以两个光斑PQ之间的距离:
L=
. |
PQ |
. |
AP |
. |
AQ |
3 |
| ||
3 |
4
| ||
3 |
40
| ||
3 |
(3)保持玻璃砖不动,增大入射角i,MN上会只剩下一个光斑时,说明光线在AB面上发生了全反射,此时入射角恰好等于临界角,即i=C.
因sinC=
1 |
n |
| ||
3 |
则得:tanC=
sinC |
cosC |
sinC | ||
|
| ||||||
|
| ||
2 |
所以光斑H距A点距离为:
. |
AH |
R |
tanC |
10 | ||||
|
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