高中物理全反射计算题

[选修3-4]
（1）下列说法中正确的是        ；

A．声波的频率越低，衍射现象越明显

B．杨氏干涉实验中，只减小双缝间距，干涉条纹间距变大

C．一束白光通过平行玻璃砖后，光的传播方向和光束的宽度都不会发生变化

D．一根沿自身长度方向运动的杆，在任何惯性参考系中观测长度总比静止时长度大

（2）一列沿x轴正方向传播的简谐横波，其波动周期为0.1s，沿x轴方向上，在t＝0时刻观察到位移相同的几个质点依次为P₁、P₂、P₃、P₄、…，且P₁与P₂平衡位置之间的距离为0.40m，P₂与P₃平衡位置之间的距离为0.60m，P₃与P₄平衡位置之间的距离为0.40m，则波传播的速度为      m/s，在以后某时刻P₁处于波峰，则至少需经过      s的时间，P₄质点到达波峰；
（3）如图所示是一透明的正方体截面图，正方体棱长为a，折射率为，一束在纸面内传播的光从上表面中点O射入正方体，入射角i＝60°，真空中光速为c，求光通过正方体的时间。

如图为某种透明材料制成的边长为4cm，横截面为正三角形的三棱镜，将其置于空气中，当一细光束从距离顶点A为1cm的D点垂直于AB面入射时，在AC面上刚好发生全反射，光在真空中的速度c=3×10⁸m/s。求：

①此透明材料的折射率；②光通过三棱镜的时间。

如图，为一圆柱中空玻璃管，管内径为R₁，外径为R₂，R₂＝2R₁.一束光线在圆柱横截面内射向玻璃管，为保证在内壁处光不会进入中空部分，问入射角i应满足什么条件？

）（如图所示，一玻璃砖对该光的折射率为n=，用该光束水平射人一直角三角形玻璃砖里，求出射光线偏离入射光线的角度。

【物理—物理3-4】
（1）下图是某绳波形成过程示意图，1、2、3、4……为绳上的一系列等间距的质点，绳处于水平方向。质点1在外力作用下沿竖直方向做简谐运动，带动2、3、4……各个质点依次上下振动，把振动从绳的左端传到右端。t＝0时质点1开始竖直向上运动，质点振动周期为T。经过四分之一周期，质点5开始运动，此时质点1已发生的位移为6cm。

①当t=时质点5的运动方向为           ；
②t=时质点9运动的路程为           。
（2）如图所示，三棱镜的横截面为直角三角形ABC，∠A=30°，∠B=60°。一束平行于AC边的光线自AB边的P点射入三棱镜，若棱镜的折射率，光在真空中的速度为c。

①求光在棱镜中的传播速度v=           ；
②通过计算说明光线射出棱镜时的出射方向。

如图所示，一束截面为圆形（半径R）的平行白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若玻璃半球对最外侧色光的折射率为，求出圆形亮区的最大半径。

如图所示为用某种透明材料制成的一块柱形棱镜的截面图，圆弧CD为半径为R的四分之一的圆周，圆心为O，光线从AB面上的某点入射，入射角，它进入棱镜后恰好以临界角射在BC面上的O点。

(a)画出光线由AB面进入棱镜且从CD弧面射出的光路图；
(b)求该棱镜的折射率n；
(c)求光线在该棱镜中传播的速度大小(已知光在空气中的传播速度c＝3.0×10⁸m/s)。

(10分)投影仪的镜头是一个半球形的玻璃体，光源产生的单色平行光投射到平面上，经半球形镜头折射后在光屏MN上形成一个圆形光斑。已知镜头半径为R，光屏MN到球心O的距离为d(d>3R)，玻璃对该单色光的折射率为n，不考虑光的干涉和衍射。求光屏MN上被照亮的圆形光斑的半径。

如图为某种透明材料制成的边长为4cm，横截面为正三角形的三棱镜，将其置于空气中，当一细光束从距离顶点A为1cm的D点垂直于AB面入射时，在AC面上刚好发生全反射，光在真空中的速度c=3×10⁸m/s．求：

①此透明材料的折射率；
②光通过三棱镜的时间．

半径为R的固定半圆形玻璃砖的横截面如图所示，O点为圆心，OO′为直径MN的垂线．足够大的光屏PQ紧靠在玻璃砖的右侧且与MN垂直．一束复色光沿半径方向与OO′成θ＝30°角射向O点，已知复色光包含有折射率从n₁＝到n₂＝的光束，因而光屏上出现了彩色光带．

（1）求彩色光带的宽度；
（2）当复色光入射角逐渐增大时，光屏上的彩色光带将变成一个光点，求θ角至少为多少？

如图所示，一个折射率为的三棱镜的截面为等腰直角△ABC，∠A为直角。此截面所在平面内的一束光线沿与AB边成θ角（θ＜90°）的方向入射到AB边的中点P处，若要光线进入三棱镜后能射到AC边上且能在AC面上发生全反射，则cosθ应满足什么条件？

如图甲所示是由透明材料制成的半圆柱体，一束细光束由真空沿着径向与AB成θ角射入，对射出的折射光线的强度随θ角的变化进行记录，得到的关系如图乙所示，如图丙所示是这种材料制成的器具，左侧是半径为R的半圆，右侧是长为8R，高为2R的长方体，一束单色光从左侧A′点沿半径方向与长边成37°角射入器具．已知光在真空中的传播速度为c，求：（sin37°=0.6，cos37°=0.8）

①该透明材料的折射率；
②光线至少要经过几次全反射才能穿过器具？并求出穿过器具所用的时间？（必须有必要的计算说明）

一赛艇停在平静的水面上，赛艇前端有一标记P离水面的高度为h₁=0.6m，尾部下端Q略高于水面；赛艇正前方离赛艇前端=0.8m处有一浮标，示意如图。一潜水员在浮标前方=3.0m处下潜到深度为时，看到标记刚好被浮标挡住，此处看不到船尾端Q；继续下潜△h=2.0m，恰好能看见Q。（已知水的折射率n=）求

①深度；
②赛艇的长度l。（可用根式表示）

如图所示，一艘赛艇停在平静的水面上，赛艇前部上端有一标记P，在其正前方A处有一浮标．潜水员从P前方S=4m处开始下潜，当下潜至深度为H=2m的B处时，才能看到赛艇尾端后方水面上的景物，且看到P刚好被浮标挡住．测得PA.BA与竖直方向的夹角分别为53°和37°．忽略赛艇吃水深度，求赛艇的长度L．sin53°＝0.8，cos53°＝0.6．

如图所示，光线a从某种玻璃射向空气，在它们的界面MN上发生反射和折射，反射光线b和折射光线c刚好垂直，已知此时入射角为i_B，求：

①玻璃的折射率n；
②若要光线c消失，入射角i_C应为多大？