光學(xué)及近代物理-wenkub
2022-09-01 13:47:58 本頁(yè)面
【正文】 光線分別垂直射向底面和右側(cè)面。試畫(huà)出該入射光射向棱鏡后所有可能的射出光線。例10. 如圖所示，用透明材料做成一長(zhǎng)方體形的光學(xué)器材，要求從上表面射入的光線可能從右側(cè)面射出，那么所選的材料的折射率應(yīng)滿(mǎn)足 解：從圖中可以看出，為使上表面射入的光線經(jīng)兩次折射后從右側(cè)面射出，θ1和θ2都必須小于臨界角C，即θ1C，θ2C，而θ1+θ2=90176。建立直角坐標(biāo)系如圖，設(shè)該光學(xué)材料的折射率沿y軸正方向均勻減小。a b例8. 如圖所示，兩細(xì)束平行的單色光a、b射向同一塊玻璃磚的上表面，最終都從玻璃磚的下表面射出。光線應(yīng)該從斜邊入射，在兩個(gè)直角邊上連續(xù)發(fā)生兩次全反射。要特別注意兩種用法中光線在哪個(gè)表面發(fā)生全反射。abM由于各種色光的折射率不同，因此一束白光經(jīng)三棱鏡折射后發(fā)生色散現(xiàn)象（紅光偏折最小，紫光偏折最大。四、棱鏡一般所說(shuō)的棱鏡都是用光密介質(zhì)制作的。射到側(cè)面時(shí)的入射角為60176。α例5. 如圖所示，一條長(zhǎng)度為L(zhǎng)==的材料制成。全反射的一個(gè)重要應(yīng)用就是用于光導(dǎo)纖維（簡(jiǎn)稱(chēng)光纖）。、60176。, 棱鏡材料的折射率n=，一細(xì)束單色光如圖所示垂直于左側(cè)面射入，試用作圖法求出該入射光第一次從棱鏡中射出的光線。以上各種色光的性質(zhì)比較在定性分析時(shí)非常重要，一定要牢記。就是能看到完整像的范圍。解：先根據(jù)對(duì)稱(chēng)性作出人眼的像點(diǎn)S /，再根據(jù)光路可逆，設(shè)想S處有一個(gè)點(diǎn)光源，它能通過(guò)平面鏡照亮的范圍就是人眼能通過(guò)平面鏡看到的范圍。根據(jù)平面鏡成像的特點(diǎn)，在作光路圖時(shí)，可以先畫(huà)像，后補(bǔ)光路圖。根據(jù)愛(ài)因斯坦的相對(duì)論光速不可能超過(guò)c。例1. 如圖所示，在A點(diǎn)有一個(gè)小球，緊靠小球的左方有一個(gè)點(diǎn)光源S。否則，可能發(fā)生偏折。如光從空氣斜射入水中（不是同一種介質(zhì)）；“海市蜃樓”現(xiàn)象（介質(zhì)不均勻）?，F(xiàn)將小球從A點(diǎn)正對(duì)著豎直墻平拋出去，打到豎直墻之前，小球在點(diǎn)光源照射下的影子在墻上的運(yùn)動(dòng)是 12 解：小球拋出后做平拋運(yùn)動(dòng)，時(shí)間t后水平位移是vt，豎直位移是h= gt2，根據(jù)相似形知識(shí)可以由比例求得，因此影子在墻上的運(yùn)動(dòng)是勻速運(yùn)動(dòng)。⑵近年來(lái)（19992001年）科學(xué)家們?cè)跇O低的壓強(qiáng)（109Pa）和極低的溫度（109K）下，得到一種物質(zhì)的凝聚態(tài)，光在其中的速度降低到17m/s，甚至停止運(yùn)動(dòng)。在平面鏡的計(jì)算和作圖中要充分利用光路可逆。圖中畫(huà)出了兩條邊緣光線。三、折射與全反射折射定律的各種表達(dá)形式： (θ1為入、折射角中的較大者。有關(guān)光的折射和全反射，在解題時(shí)要把計(jì)算和作圖有機(jī)地結(jié)合起來(lái)，根據(jù)數(shù)據(jù)計(jì)算反射角、折射角，算一步畫(huà)一步，畫(huà)一步在根據(jù)需要算一步。解：由n=176。、45176。光纖有內(nèi)、外兩層材料，其中內(nèi)層是光密介質(zhì)，外層是光疏介質(zhì)。一細(xì)束激光由其左端的中心點(diǎn)以α= 45176。大于臨界角45176。入射光線經(jīng)三棱鏡兩次折射后，射出方向與入射方向相比，向底邊偏折。）例6. 如圖所示，一細(xì)束紅光和一細(xì)束藍(lán)光平行射到同一個(gè)三棱鏡上，經(jīng)折射后交于光屏上的同一個(gè)點(diǎn)M，若用n1和n2分別表示三棱鏡對(duì)紅光和藍(lán)光的折射率，下列說(shuō)法中正確的是 n2，a為紅光，b為藍(lán)光 n2，a為藍(lán)光，b為紅光n2，a為紅光，b為藍(lán)光 n2，a為藍(lán)光，b為紅光 解：由圖可知，b光線經(jīng)過(guò)三棱鏡后的偏折角較小，因此折射率較小，是紅光。例7. 如圖所示，自行車(chē)的尾燈采用了全反射棱鏡的原理。所以選C。已知玻璃對(duì)單色光a的折射率較小，那么下列說(shuō)法中正確的有 ，兩束光不再平行，兩束光之間的距離一定減小了，兩束光之間的距離可能和射入前相同解：進(jìn)入時(shí)入射角相同，折射率不同，因此折射角不同，兩束光在玻璃內(nèi)不再平行，但從下表面射出時(shí)仍是平行的?，F(xiàn)有一束單色光a從原點(diǎn)O以某一入射角θ由空氣射入該材料內(nèi)部，則該光線在該材料內(nèi)部可能的光路是下圖中的哪一個(gè)A. B. C. D. θ1θ2θi1i2解：如圖所示，由于該材料折射率由下向上均勻減小，可以設(shè)想將它分割成折射率不同的薄層。故C45176。a解：由折射率為得全反射臨界角是45176。在底面和右側(cè)面同時(shí)還有反射光線。（相干波源的頻率必須相同）。、暗紋⑴亮紋：屏上某點(diǎn)到雙縫的光程差等于波長(zhǎng)的整數(shù)倍，即δ= nλ（n=0，1，2，……）⑵暗紋：屏上某點(diǎn)到雙縫的光程差等于半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍，即δ=（n=0，1，2，……）相鄰亮紋（暗紋）間的距離。下列說(shuō)法中正確的有 ，Δx 將增大，Δx 將增大，Δx將增大，而不改變雙縫間的距離，Δx將增大解：公式中l(wèi)表示雙縫到屏的距離，d表示雙縫之間的距離。有人想利用薄膜干涉的原理設(shè)計(jì)一種能大大減小紫外線對(duì)眼睛的傷害的眼鏡。（區(qū)分能否發(fā)生衍射和能否發(fā)生明顯衍射）⑴各種不同形狀的障礙物都能使光發(fā)生衍射。例14. 平行光通過(guò)小孔得到的衍射圖樣和泊松亮斑比較，下列說(shuō)法中正確的有 ，泊松亮斑圖樣的中心是亮斑、暗條紋間的間距是均勻的，泊松亮斑圖樣中亮、暗條紋間的間距是不均勻的 解：從課本上的圖片可以看出：A、B選項(xiàng)是正確的，C、D選項(xiàng)是錯(cuò)誤的。各種電磁波中，除可見(jiàn)光以外，相鄰兩個(gè)波段間都有重疊。 T = b（b為常數(shù)）。例15. 為了轉(zhuǎn)播火箭發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)況，在發(fā)射場(chǎng)建立了發(fā)射臺(tái)，用于發(fā)射廣播電臺(tái)和電視臺(tái)兩種信號(hào)。這時(shí)就需要在山頂建轉(zhuǎn)發(fā)站。電子流打到A極表面，激發(fā)出高頻電磁波，這就是X射線。本題選AC。①各種金屬都存在極限頻率ν0，只有ν≥ν0才能發(fā)生光電效應(yīng)；②瞬時(shí)性（光電子的產(chǎn)生不超過(guò)109s）。對(duì)應(yīng)的光電子的初動(dòng)能是所有光電子中最大的。本題應(yīng)選C。由EK= hνW可知W= eV。波粒二象性中所說(shuō)的粒子，是指其不連續(xù)性，是一份能量。⑷由光子的能量E=hν，光子的動(dòng)量表示式也可以看出，光的波動(dòng)性和粒子性并不矛盾：表示粒子性的粒子能量和動(dòng)量的計(jì)算式中都含有表示波的特征的物理量—
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