黑吉辽蒙2026届高考物理光学大题练习卷二
2026-04-28
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内容正文:
2026届黑吉辽蒙高考物理光学大题练习卷
1.由透明介质制作的光学功能器件截面如图所示,器件下表面圆弧以O点为圆心,上表面圆弧以点为圆心,两圆弧的半径及O、两点间距离均为R,点A、B、C在下表面圆弧上。左界面AF和右界面CH与平行,到的距离均为。
(1)B点与的距离为,单色光线从B点平行于射入介质,射出后恰好经过点,求介质对该单色光的折射率n;
(2)若该单色光线从G点沿GE方向垂直AF射入介质,并垂直CH射出,出射点在GE的延长线上,E点在上,、E两点间的距离为,空气中的光速为c,求该光在介质中的传播时间t。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)如图
根据题意可知B点与的距离为,,所以
可得
又因为出后恰好经过点,点为该光学器件上表面圆弧的圆心,则该单色光在上表面垂直入射,光路不变;因为,所以根据几何关系可知
介质对该单色光的折射率
(2)若该单色光线从G点沿GE方向垂直AF射入介质,第一次射出介质的点为D,且,可知
由于
所以光线在上表面D点发生全反射,轨迹如图
根据几何关系有则光在介质中传播的距离为
光在介质中传播的速度为
所以光在介质中的传播时间
2.如图所示,有一放在真空中半径R=10cm的玻璃球,已知玻璃球的折射率n=2,在玻璃球内有一与球心O距离为d=6cm的点光源S向各个方向发出单色光,在球面上形成一圈不透光区。已知θ=0.985rad时,,π=3.14。求:
(1)光源发出的光线在玻璃球与真空分界面入射角的最大值;
(2)不透光区沿球面的纵向长度。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)作光路图如图所示,
当时,有最大值,由正弦定理可得
解得
(2)根据,解得
依题意,恰好发生全反射时,两条临界光线的光路图如图所示,
有,解得,则或
不透光区沿球面的纵向长度
3.如图所示,在球心为,由透明介质组成的球内一点处放置一单色点光源,右侧折射出的光线的反向延长线均过延长线上的点,则点在光学中称为“齐明点”。已知球的半径为,,,光在真空中的传播速度为,求:
(1)该球对该单色光的折射率;
(2)恰好能从球面射出的光线在球内传播的时间。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)根据题意,假设光可以由O点正上方折射出,如图所示
根据几何关系,
根据几何关系,
根据折射定律可知
此时,说明光可以从此射出,假设成立。
(2)恰好能从球面射出的光线在球面内的入射角C应满足
根据几何关系可知,此入射点恰在S点正上方()
光线在球内传播的时间
4.如图所示,水平实验台上放有两块由同种透明材料制成的柱体玻璃砖和,其中的横截面是半径为的半圆形,的横截面为半圆环形,其纵截面均为矩形,半圆环形玻璃砖外侧竖直固定一平行于的光屏,整个装置置于真空中。两玻璃砖的圆心重合于点,、、、、、、均处于同一直线上。将激光束从点沿垂直于的方向水平射入玻璃砖,光束经过两玻璃砖后照射在光屏上的点。现保持激光束的入射方向不变,仅将入射点从向缓慢水平移动,当入射点恰位于中点时,刚好无光线从玻璃砖的弧形侧面射出。已知,,点到光屏的距离为,光屏足够长,光在真空中传播的速度为,不考虑光的二次反射。
(1)求激光束从点传播到点的时间;
(2)在入射点移动的过程中,求光束从侧面射出时出射角正弦值的最大值。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)由光从中点入射时,刚好无光线从半圆柱形玻璃砖侧面射出可知,此时光在弧形侧面内壁恰好发生全反射,由几何关系可知
解得
由可知
当光线从点垂直入射时,在玻璃砖中传播的速度均为
故光从点传播到点的时间
解得
(2)当光从中点入射时,光屏上恰好无光线,若该光线能从半圆形玻璃砖射出,则照在光屏上离点最远,此时折射角最大。该过程的光路图如图所示。
由几何关系可知,
即
由知
由可知
由可知
5.两个横截面半径均为R的半圆柱形玻璃砖ABC和DEF拼接在一起,形成一个圆柱形玻璃砖,一束单色光从左侧玻璃砖上的M点入射,M点到AC(DF)的距离,入射光线的延长线经过A(D)点,左侧玻璃砖ABC对该单色光的折射率,右侧玻璃砖DEF对该单色光的折射率,真空中的光速为c。
(1)求入射角α大小。
(2)若将该单色光第一次在玻璃砖DEF与空气的界面上的入射点记为N(图中未标出),分析判断该单色光在N点能否发生全反射。
(3)求该单色光从M点传播至N点的时间。
【答案】(1)
(2)能
(3)
【详解】(1)M点到AC(DF)的距离,如图1所示
,则θ=30°
则∠MOA=60°,为等边三角形,所以光线在M点的入射角α=60°
(2)由折射定律,代入数据可得β=30°
故折射光线恰好垂直AC面射入玻璃砖DEF,在N点的入射角为30°
光路图如图2
所示由于
故临界角C<30°,所以该单色光能在N点发生全反射
(3)该单色光在玻璃砖ABC中的传播时间
在玻璃砖DEF中的传播时间
该单色光从M点传播到N点的时间为
6.如图,一半径为R的透明材料半球,O点是半球的球心,虚线表示光轴(过球心O与半球底面垂直的直线)。A点在半球底面上,,光在真空中的传播速度为c。现有一束平行单色光垂直入射到半球的底面上,A点射入的光线刚好不能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线)。
(1)该材料的折射率n;
(2)距光轴的入射光线,经球面折射后与光轴相交,求该光线从进入半球到该交点的时间t。(已知);
(3)是否存在另外两条光线,分别从半球的底面上B点、D点入射,经球面折射后与光轴分别相交于E点、F点,使得,。若不存在,说明原因;若存在,求出入射点距球心O的距离d。
【答案】(1)
(2)
(3)B点不存在,D点存在,
【详解】(1)根据如图几个关系可知
根据临界角可知
可得
(2)有几何关系可知
解得
根据折射定律
解得
有几何关系可知
且有
光线再半球内的时间
根据正弦定理
解得
射出半球到该交点的时间
该光线从进入半球到该交点的时间
(3)刚好全反射时,若存在折射光线交光轴与M点,则有
所有光线与光轴的交点应在M点上方,因为,
所以B点入射光线不存在、D点入射光线存在,设球面上射出点为P,则根据折射定律
根据正弦定理
解得
根据余弦定理有
解得
可得
出入射点距球心O的距离
7.如图所示,真空中正三角形玻璃砖CDE边长为,折射率为。分别沿CD、CE的延长线接长度均为的平面镜DA、EB,AB边右侧有垂直于AB边入射、宽度等于AB边长的一束光线。求:
(1)由CD、CE面射出的光线可能的折射角;
(2)能从CD、CE面射出的光线,在AB边入射时的光束宽度。
【答案】(1),
(2)
【详解】(1)①根据反射定律,结合角度关系,可知入射光经过平面镜后的反射情况如图所示:
由几何关系可知,入射角为,根据反射定律,反射角为;
若AD中点为F,射入F点的光恰好打到E点,由入射光线的角度可知恰好返回至F;
从AF区域内入射的光,由图可知,光会返回入射点,不能从玻璃砖的CD、CE边射出;
②由几何关系可知入射到DF之间的光入射角为,反射角为;
由几何关系可知,入射到DE边的光发生折射时,入射角为,由折射率
可得折射角
在玻璃砖内部,由几何关系可知,其打到CE边上的光,入射角为,反射角为,则折射角满足
解得
结合图形可知从CD边射出的光垂直面射出,即从CE边射出时,折射角为,从CD边射出时,折射角为;
③直接射入DE面的光,垂直入射DE边,则不改变传播方向,在玻璃砖内部入射角为,反射角为,根据几何关系,可知反射光垂直于CE边射出,即折射角为;
综上从CD边射出的光的折射角可能值为;从CE边射出光的折射角可能值为、;
根据对称性可知从下半侧射入的光,在CD边射出时,光的折射角可能值为、;从CE边射出光的可能值为;
即从两边射出的光的折射角为,。
(2)根据光的反射、折射定律,结合图形的对称性,即可计算能从玻璃砖射出的光,若能从玻璃砖射出,需要在靠近玻璃砖一侧,在平面镜的左半侧射入,
由几何关系可知,光束宽度为。
8.类似光学中的折射现象,利用电场和磁场也可以实现质子束的“反射”和“折射”。如图所示,长方形区域内存在竖直向上的匀强电场,与间电势差大小,上下边界距离为。质子束从图中位置射入电场时,速度方向与法线夹角为入射角,从边射出时,速度方向与法线夹角为折射角,质量为、电荷量为的质子束进入电场时水平方向速度大小恒为,不计重力影响及质子之间的作用力。电场的水平长度足够长。
(1)求电场的“折射率”与入射角的关系(折射率=)。
(2)当质子束恰好在面发生“全反射”(发生“全反射”时质子恰好未从面射出)时,求质子束的入射角(不考虑质子在长方形区域内的多次反射)。
(3)当在电场区域发生“全反射”时,求质子在面的入射点与出射点之间水平距离的范围(不考虑质子在长方形区域内的多次反射)。
【答案】(1)
(2)
(3)
【详解】(1)设质子入射时速度为,质子射出电场时速度为,水平方向速度不变,根据运动的合成与分解有,
根据动能定理有
根据“折射率”定义有
联立解得
(2)根据题意,当质子束恰好不从面射出时,发生“全反射”,根据全反射临界条件可知,此时,设入射角为,则有
解得
则质子束的入射角
(3)当质子束发生“全反射”时,质子束在电场中的运动为类斜抛运动。从开始进入电场到速度水平的过程,可反向看成类平抛运动,水平位移为,竖直位移为。设电场强度为,则
设竖直方向初速度为,加速度为,则有,
设入射角为,则有
根据平抛运动速度反向延长线过水平位移中点,有
又有
联立解得
要发生“全反射”,则
根据三角函数关系有
解得
9.如图所示是某种透明材料制成的一块柱形棱镜的截面ABOCD,矩形ABOD的底边BO宽为,圆弧CD的圆心角∠DOC=90°,圆半径为R,其上有一点M,∠COM=30°。棱镜置于空气中,一束光线从M点沿半径方向入射,经O点反射后在AB边上恰好发生全反射,已知光在空气中的传播速度为c,不考虑部分光线在出射点的反射情况,求
(1)该棱镜的折射率n;
(2)光线在该棱镜中传播的总时间t。
【答案】(1)
(2)
【详解】(1)光线入射到棱镜中,光路如图所示
光线在AB边上的N点入射角为,在CD边上的P点的入射角为,从BC边上的Q点射出。由已知∠COM=30°,有∠NOD=∠MOD=60°,几何关系可知
光线恰好在AB边发生全反射,即临界角
由
得该棱镜的折射率
(2)在中,,几何关系可知
在中,由正弦定理有
解得
因此,且光线在CD面P处也会发生全反射,并最终从垂直BC边的Q点射出。
在中,∠NOP=90°,几何关系知
在中,几何关系知
则光线在棱镜中传播的总光程
又因为
光线在该棱镜中传播所用时间
联立以上解得
10.如图所示为横截面是直角三角形的三棱镜,棱镜材料对紫光的折射率为,对红光的折射率为,一束很细的白光由棱镜的一侧面AB垂直射入,从另一侧面AC射出。已知棱镜的顶角为,AC边平行于光屏MN,并且与光屏相距L,试求在光屏MN上得到的可见光的宽度。
【答案】
【详解】由光的色散可知,光谱上下边缘分别为紫光和红光,它们的入射角相同,均为,设它们在侧面AC射出时的折射角分别为和,如图所示
由折射率的公式可得
由几何关系可得
又有
联立解得
光屏MN上得到的可见光的宽度为
11.如图所示,置于空气中的等腰直角三棱镜的斜面长,其中段长l,棱镜材料折射率为n。
(1)如图中实线箭矢所示,从D点正入射的细光束在直角面外侧均无透射光,试求n的取值范围。
(2)取n为(1)问所得的最小值,略去入射光在镜内经过三次或三次以上的反射光线。如图中虚线箭矢所示,对于从斜上方入射到D点的细光束,试问在直角面外侧和在直角面外侧是否有透射光?
【答案】(1);(2)表面外侧无透射光,AC表面外侧有透射光
【详解】(1)由题意可得
解得
(2)镜内的出射光能发生全反射现象时的入射角,对从 D 点斜入射的光路如图所示。
则有
解得
从而得
因此,这表明表面外侧无透射光;而反射的光线射至内侧面上,入射角为
故AC表面外侧有透射光。
12.一水平放置的玻璃砖如图所示,纵切面ABCD是一个直角梯形,AB边与AD边的夹角为30°,横截面CDGH是边长为L的正方形。一束单色光宽度为L,厚度为,平行于玻璃砖的棱BC向右传播,光束最外面下边缘光线从AB边中点进入玻璃砖后折射到AD边上的点E恰好是B点在AD边的投影,若BC边长,求:
(1)玻璃砖对该单色光的折射率n。
(2)光束进入玻璃砖后在CDGH面上有光射出的区域的面积(有折射光线时则不考虑反射光线)。
【答案】(1);(2)
【详解】(1)最下边缘光线的传播光路如图甲所示,由几何知识得光线的入射角,折射角
由折射定律得
解得
(2)光线折射进入玻璃砖后,在上、下表面发生全反射的临界角为,则
由几何知识得光线在上、下表面的入射角均为,故光线在上、下表面均发生全反射,光线最终在横截面CDGH出射,光路如图乙所示,最终有光射出的区域为CQ间的部分,设其长度为x
由几何知识得
有光射出的区域的面积
13.超强超短光脉冲产生方法曾获诺贝尔物理学奖,其中用到的一种脉冲激光展宽器部分元件截面如图所示。两个相同的顶角为的直角三棱镜A、B的斜面相互平行放置,两斜面间的距离为d。一束包含有两种频率光的激光,从A棱镜上的P点垂直入射,它们在棱镜中的折射率分别为,,在B棱镜下方有一平行于下表面的光屏,点为P点在光屏上的投影。
(1)若A棱镜斜面只有一种频率的激光直接出射,求顶角的取值范围;
(2)若,求两种频率的激光通过两棱镜后,打在光屏上的光点间距。
【答案】(1);(2)
【详解】(1)若A棱镜斜面只有一种频率的激光直接出射,则临界角较小的那一种激光恰好发生全反射时,顶角具有最小值,临界角较大的那一种激光恰好不发生全反射时,顶角具有最大值,根据临界角与折射率的关系式,可得
解得
由几何关系,可知顶角的取值范围为
(2)做出一种频率的激光光路图,如图所示
根据折射率的公式,有
由几何关系可得
打在光屏上的光点与的距离为
则该激光通过两棱镜后,若
时
则
若
时
则
故两种频率的激光通过两棱镜后,打在光屏上的光点间距为
14.如图所示,某单色光从折射率为、厚度为的玻璃板上表面以入射角射入,穿过玻璃板自下表面射出,不考虑反射,已知真空中的光速为,求
ⅰ.该光的侧移量;
ⅱ.对于所有可能的入射角,该光穿过玻璃板的最长时间。
【答案】ⅰ.;ⅱ.
【详解】ⅰ.设光在棱镜上表面的折射角为,侧移量为D,如图所示,
根据折射定律
由几何关系可知,侧移量
解得
。
ⅱ.光穿过玻璃板的时间表达式为
光在玻璃中的传播速度
又
解得
所以当入射角i接近时,光穿过玻璃板的时间最长,
解得
。
15.如图甲所示A为中间挖去圆柱形区域的长方体玻璃砖,挖去区域的底面半径为R,圆心为O。该区域内部有底面半径为的透明圆柱体B,底面圆心也为O,虚线为A、B的水平中轴线。有一细单色光束紧贴底面平行于轴线射入玻璃砖A,已知光在A中的传播速率为v,玻璃砖对该光的折射率为n1,时,可近似认为,不考虑反射。
(1)若光束经折射后恰好与B相切,求入射光束与轴线的距离d;
(2)求在(1)情景中光在A、B之间空气中传播的时间t;
(3)若光束能够进入B且在A、B中任意界面发生折射时入射角和折射角均小于5°,为使进入玻璃砖A的光束与从玻璃砖A射出的光束共线(如图乙所示),B的折射率n2应为多少。
【答案】(1);(2);(3)
【详解】(1)若光束经折射后恰好与B相切,画出光路图如下图所示
根据几何关系可知
根据折射率定义式得
解得
由几何关系得
(2)根据折射率和速度关系,得
根据几何关系得光在A、B之间传播距离
光在A、B之间空气中传播的时间
(3)根据题意、对称性以及光路可逆画出光路图如下图所示
C、D是光线在A与空气、空气与B的分界面的入射点,、是A与空气分界面上的入射角和折射角,、是空气与B的分界面的入射角和折射角,光线在透明圆柱体B中平行于水平中轴线,根据几何关系得
在三角形COD中,根据正弦定理得
由于光束在A、B中任意界面发生折射时入射角和折射角均小于5°,有
,
则
根据折射定律有
B的折射率
答案第10页,共12页
2
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2026届黑吉辽蒙高考物理光学大题练习卷
1.由透明介质制作的光学功能器件截面如图所示,器件下表面圆弧以O点为圆心,上表面圆弧以点为圆心,两圆弧的半径及O、两点间距离均为R,点A、B、C在下表面圆弧上。左界面AF和右界面CH与平行,到的距离均为。
(1)B点与的距离为,单色光线从B点平行于射入介质,射出后恰好经过点,求介质对该单色光的折射率n;
(2)若该单色光线从G点沿GE方向垂直AF射入介质,并垂直CH射出,出射点在GE的延长线上,E点在上,、E两点间的距离为,空气中的光速为c,求该光在介质中的传播时间t。
2.如图所示,有一放在真空中半径R=10cm的玻璃球,已知玻璃球的折射率n=2,在玻璃球内有一与球心O距离为d=6cm的点光源S向各个方向发出单色光,在球面上形成一圈不透光区。已知θ=0.985rad时,,π=3.14。求:
(1)光源发出的光线在玻璃球与真空分界面入射角的最大值;
(2)不透光区沿球面的纵向长度。
3.如图所示,在球心为,由透明介质组成的球内一点处放置一单色点光源,右侧折射出的光线的反向延长线均过延长线上的点,则点在光学中称为“齐明点”。已知球的半径为,,,光在真空中的传播速度为,求:
(1)该球对该单色光的折射率;
(2)恰好能从球面射出的光线在球内传播的时间。
4.如图所示,水平实验台上放有两块由同种透明材料制成的柱体玻璃砖和,其中的横截面是半径为的半圆形,的横截面为半圆环形,其纵截面均为矩形,半圆环形玻璃砖外侧竖直固定一平行于的光屏,整个装置置于真空中。两玻璃砖的圆心重合于点,、、、、、、均处于同一直线上。将激光束从点沿垂直于的方向水平射入玻璃砖,光束经过两玻璃砖后照射在光屏上的点。现保持激光束的入射方向不变,仅将入射点从向缓慢水平移动,当入射点恰位于中点时,刚好无光线从玻璃砖的弧形侧面射出。已知,,点到光屏的距离为,光屏足够长,光在真空中传播的速度为,不考虑光的二次反射。
(1)求激光束从点传播到点的时间;
(2)在入射点移动的过程中,求光束从侧面射出时出射角正弦值的最大值。
5.两个横截面半径均为R的半圆柱形玻璃砖ABC和DEF拼接在一起,形成一个圆柱形玻璃砖,一束单色光从左侧玻璃砖上的M点入射,M点到AC(DF)的距离,入射光线的延长线经过A(D)点,左侧玻璃砖ABC对该单色光的折射率,右侧玻璃砖DEF对该单色光的折射率,真空中的光速为c。
(1)求入射角α大小。
(2)若将该单色光第一次在玻璃砖DEF与空气的界面上的入射点记为N(图中未标出),分析判断该单色光在N点能否发生全反射。
(3)求该单色光从M点传播至N点的时间。
6.如图,一半径为R的透明材料半球,O点是半球的球心,虚线表示光轴(过球心O与半球底面垂直的直线)。A点在半球底面上,,光在真空中的传播速度为c。现有一束平行单色光垂直入射到半球的底面上,A点射入的光线刚好不能从球面射出(不考虑被半球的内表面反射后的光线)。
(1)该材料的折射率n;
(2)距光轴的入射光线,经球面折射后与光轴相交,求该光线从进入半球到该交点的时间t。(已知);
(3)是否存在另外两条光线,分别从半球的底面上B点、D点入射,经球面折射后与光轴分别相交于E点、F点,使得,。若不存在,说明原因;若存在,求出入射点距球心O的距离d。
7.如图所示,真空中正三角形玻璃砖CDE边长为,折射率为。分别沿CD、CE的延长线接长度均为的平面镜DA、EB,AB边右侧有垂直于AB边入射、宽度等于AB边长的一束光线。求:
(1)由CD、CE面射出的光线可能的折射角;
(2)能从CD、CE面射出的光线,在AB边入射时的光束宽度。
8.类似光学中的折射现象,利用电场和磁场也可以实现质子束的“反射”和“折射”。如图所示,长方形区域内存在竖直向上的匀强电场,与间电势差大小,上下边界距离为。质子束从图中位置射入电场时,速度方向与法线夹角为入射角,从边射出时,速度方向与法线夹角为折射角,质量为、电荷量为的质子束进入电场时水平方向速度大小恒为,不计重力影响及质子之间的作用力。电场的水平长度足够长。
(1)求电场的“折射率”与入射角的关系(折射率=)。
(2)当质子束恰好在面发生“全反射”(发生“全反射”时质子恰好未从面射出)时,求质子束的入射角(不考虑质子在长方形区域内的多次反射)。
(3)当在电场区域发生“全反射”时,求质子在面的入射点与出射点之间水平距离的范围(不考虑质子在长方形区域内的多次反射)。
9.如图所示是某种透明材料制成的一块柱形棱镜的截面ABOCD,矩形ABOD的底边BO宽为,圆弧CD的圆心角∠DOC=90°,圆半径为R,其上有一点M,∠COM=30°。棱镜置于空气中,一束光线从M点沿半径方向入射,经O点反射后在AB边上恰好发生全反射,已知光在空气中的传播速度为c,不考虑部分光线在出射点的反射情况,求
(1)该棱镜的折射率n;
(2)光线在该棱镜中传播的总时间t。
10.如图所示为横截面是直角三角形的三棱镜,棱镜材料对紫光的折射率为,对红光的折射率为,一束很细的白光由棱镜的一侧面AB垂直射入,从另一侧面AC射出。已知棱镜的顶角为,AC边平行于光屏MN,并且与光屏相距L,试求在光屏MN上得到的可见光的宽度。
11.如图所示,置于空气中的等腰直角三棱镜的斜面长,其中段长l,棱镜材料折射率为n。
(1)如图中实线箭矢所示,从D点正入射的细光束在直角面外侧均无透射光,试求n的取值范围。
(2)取n为(1)问所得的最小值,略去入射光在镜内经过三次或三次以上的反射光线。如图中虚线箭矢所示,对于从斜上方入射到D点的细光束,试问在直角面外侧和在直角面外侧是否有透射光?
12.一水平放置的玻璃砖如图所示,纵切面ABCD是一个直角梯形,AB边与AD边的夹角为30°,横截面CDGH是边长为L的正方形。一束单色光宽度为L,厚度为,平行于玻璃砖的棱BC向右传播,光束最外面下边缘光线从AB边中点进入玻璃砖后折射到AD边上的点E恰好是B点在AD边的投影,若BC边长,求:
(1)玻璃砖对该单色光的折射率n。
(2)光束进入玻璃砖后在CDGH面上有光射出的区域的面积(有折射光线时则不考虑反射光线)。
13.超强超短光脉冲产生方法曾获诺贝尔物理学奖,其中用到的一种脉冲激光展宽器部分元件截面如图所示。两个相同的顶角为的直角三棱镜A、B的斜面相互平行放置,两斜面间的距离为d。一束包含有两种频率光的激光,从A棱镜上的P点垂直入射,它们在棱镜中的折射率分别为,,在B棱镜下方有一平行于下表面的光屏,点为P点在光屏上的投影。
(1)若A棱镜斜面只有一种频率的激光直接出射,求顶角的取值范围;
(2)若,求两种频率的激光通过两棱镜后,打在光屏上的光点间距。
14.如图所示,某单色光从折射率为、厚度为的玻璃板上表面以入射角射入,穿过玻璃板自下表面射出,不考虑反射,已知真空中的光速为,求
ⅰ.该光的侧移量;
ⅱ.对于所有可能的入射角,该光穿过玻璃板的最长时间。
15.如图甲所示A为中间挖去圆柱形区域的长方体玻璃砖,挖去区域的底面半径为R,圆心为O。该区域内部有底面半径为的透明圆柱体B,底面圆心也为O,虚线为A、B的水平中轴线。有一细单色光束紧贴底面平行于轴线射入玻璃砖A,已知光在A中的传播速率为v,玻璃砖对该光的折射率为n1,时,可近似认为,不考虑反射。
(1)若光束经折射后恰好与B相切,求入射光束与轴线的距离d;
(2)求在(1)情景中光在A、B之间空气中传播的时间t;
(3)若光束能够进入B且在A、B中任意界面发生折射时入射角和折射角均小于5°,为使进入玻璃砖A的光束与从玻璃砖A射出的光束共线(如图乙所示),B的折射率n2应为多少。
答案第10页,共12页
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