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(2014•开封一模)如图所示,一束截面为圆形(半径R)的平行复色光垂直射向一玻璃半球的平面,经折射后在屏幕S上形成一个圆形彩色亮区.已知玻璃半球的半径为R,屏幕S至球心的距离
题目详情
(2014•开封一模)如图所示,一束截面为圆形(半径R)的平行复色光垂直射向一玻璃半球的平面,经折射后在屏幕S上形成一个圆形彩色亮区.已知玻璃半球的半径为R,屏幕S至球心的距离为D(D>3R),不考虑光的干涉和衍射,试问:
①在屏幕S上形成的圆形亮区的最外侧是什么颜色?
②若玻璃半球对①中色光的折射率为”,请你求出圆形亮区的最大半径.
①在屏幕S上形成的圆形亮区的最外侧是什么颜色?
②若玻璃半球对①中色光的折射率为”,请你求出圆形亮区的最大半径.
▼优质解答
答案和解析
①在屏幕S上形成的圆形亮区的最外侧是紫色.
因为当平行光从玻璃中射向空气时,由于紫光的折射率的最大,则临界角最小,所以首先发生全反射,因此出射光线与屏幕的交点最远.故圆形亮区的最外侧紫光.
②如图所示,紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕S上的点D到亮区中心E的距离r就是所求最大半径,设紫光临界角为C,由全反射的知识:sinC=
所以cosC=
则得 tanC=
由几何知识可得:OB=
=
,r=
=D
-nR
答:
①在屏幕S上形成的圆形亮区的最外侧是紫色.
②圆形亮区的最大半径为D
-nR.
因为当平行光从玻璃中射向空气时,由于紫光的折射率的最大,则临界角最小,所以首先发生全反射,因此出射光线与屏幕的交点最远.故圆形亮区的最外侧紫光.
②如图所示,紫光刚要发生全反射时的临界光线射在屏幕S上的点D到亮区中心E的距离r就是所求最大半径,设紫光临界角为C,由全反射的知识:sinC=
1 |
n |
所以cosC=
| ||
n |
则得 tanC=
1 | ||
|
由几何知识可得:OB=
R |
cosC |
nR | ||
|
D−OB |
tanC |
n2−1 |
答:
①在屏幕S上形成的圆形亮区的最外侧是紫色.
②圆形亮区的最大半径为D
n2−1 |
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