高中物理光的折射定律综合题

如图13-1-9所示，一储油圆桶，底面直径与桶高均为d，当桶内无油时，从某点A恰能看到桶底边缘上的某点B，当桶内油的深度等于桶高一半时，在A点沿AB方向看去，看到桶底上的C点，C、B相距d，由此可得油的折射率n为多少?光在油中传播的速度v为多少?（结果可用根式表示）.

图13-1-9

(1)如图甲所示，三棱镜的横截面是一直角三角形，∠A=90°，∠B=30°，∠C=60°，已知棱镜材料的折射率为，底边BC涂黑，一细束入射光沿平行于底边BC的方向入射，经AB面折射到AC面，则此束光能否从AC面射出？
(2)如图乙，把两个顶角分别为∠A₁ = 60°和∠A₂ = 30°的棱镜胶合在一起， DC边水平放置，两个棱镜材料的折射率与入射光的波长之间的关系为：
，  ="1.1," = 1×10⁵nm²
, =1.3, = 5×10⁴nm²
①发现波长₀的光线从任何方向入射，经过AC面时不发生偏折，求此波长₀，并求棱镜ACD和棱镜ACB对此光束的折射率n₁和n₂；
②在图乙中波长为₀和波长为400nm紫光沿图示相同方向射向AD边，设二种波长不同的光线都从BC面出射，其中波长₀的光线从BC面出射后与DC平行，在图乙中定性画出二种色光的光路。(忽略一切反射)

如图1所示，A点是潜水员眼睛所在位置，S是点光源，请通过画图确定点光源发出的通过水面上哪些范围的光线可以射入潜水员的眼睛．

如图所示，一储油桶，底面直径与高均为d，当桶内无油时，从某点A恰能从桶边缘看到桶底B点，当桶内油的深度等于到桶高一半时，由点A沿AB看去，看到桶底的点C，已知两点CB的实际距离为，求：这种油的折射率n。

.如图13-11所示，ABCD是折射率n=1.5，截面为矩形的均匀玻璃砖，一束平行光从空气入射到AB面上然后折射向BC面时，那么：（1）若AB面长度为L，要使所有入射光都能折射到BC面时，BC面最少应是多少？（2）这些折射光线能否从BC面射出？如果不能从BC面射出，需改变什么条件才能使折射光线从BC面射出？

图13-11

如图所示，一个横截面为直角三角形的三棱镜，ÐA=30°，ÐC＝90°，三棱镜材料的折射率n=。一条与BC面成θ＝30°角的光线射向BC面，经过AC边一次反射，再从AB边射出，则从AB边出射光线的折射角是多少？

如图所示，AOB是圆柱玻璃砖的截面，玻璃砖的折射率为，今有一平行光以入射角射入玻璃砖的OA平面，这些光线中只有一部分能从圆柱的AB面上射出，假设凡射到OB面的光线全部被吸收，也不考虑OA面的反射作用，试问圆柱AB面上能射出光线部分占AB表面的几分之几？
 

如图所示，一个半径为r的圆木板静止在水面上，在圆木板圆心O的正下方H＝r处有一点光源s，已知水的折射率n＝

（1）求沿圆木板边缘出射的折射光线的折射角；
（2）若在水面上方观察不到点光源S所发出的光．则需将点光源S至少竖直向上移多大的距离？（结果可用根式表示）

如图13-1-11所示，光线以入射角θ₁从空气射向折射率的玻璃表面.

图13-1-11
（1）当入射角θ₁=45°时，反射光线与折射光线间的增值角θ为多少？
（2）当入射角θ₁为多少时，反射光线和折射光线垂直？

雨过天晴，人们常看到天空中出现彩虹，它是由阳光照射到空中弥漫的水珠上时出现的现象.在说明这个现象时，需要分析光线射入水珠后的光路.一细束光线射入水珠，水珠可视为一个半径为R的球，球心O到入射光线的垂直距离为d.水的折射率为n.

图14-2-15
(1)在图14-2-15上画出该束光线射入水珠上经一次反射后又从水珠中射出的光路图;
(2)求这束光线从射向水珠到射出水珠每一次偏转的角度.

如图13-1-13所示，一个人发现水中S处有一溺水者，溺水者离岸的距离SB="10" m，而发现者在A处，距B点的距离为20 m，此人在岸上跑动的速度为5 m/s，而在水中的速度为1 m/s,发现者为尽快到达溺水者处，他应在何处下水？

图13-1-13

如图所示，有一截面是直角三角形的棱镜ABC，∠A=30º。它对红光的折射率为n₁.对紫光的折射率为n₂.在距AC边d处有一与AC平行的光屏。现有由以上两种色光组成的很细的光束垂直AB边射入棱镜。

（1）红光和紫光在棱镜中的传播速度比为多少？
（2）为了使红光能从AC面射出棱镜，n₁应满足什么条件？
（3）若两种光都能从AC面射出，求在光屏MN上两光点间的距离。

如图所示，等腰直角三棱镜放在真空中，斜边BC=d,一束单色光以60°的入射角从AB侧面中点入射，折射后再从AC侧面折射出，已知三棱镜的折射率n=,单色光在真空中的光速为c，求此单色光通过三棱镜的时间。

玻璃棱镜ABCD可以看成是如图所示的ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成，一束从面AD入射的光线在棱镜中的折射光线ab与AD面的夹角60°，已知光在真空的速度c=3×10⁸m／s，玻璃的折射率n=1．5。求：

(1)这束入射光的入射角多大？(用反三角函数表示)
(2)光在棱镜中的传播速度多大？
(3)该束光线第一次从CD面出射时的折射角以及此出射光线的偏向角(射出棱镜的的光线与射入棱镜的的光线之间的夹角)多大？

半径为R的半圆柱形玻璃,横截面如图14-2-14所示,O为圆心,已知玻璃的折射率为,当光由玻璃射向空气时,发生全反射的临界角为45°.一束与MN平面成45°的平行光束射到玻璃的半圆柱面上,经玻璃折射后,有部分光能从MN平面上射出.求能从MN射出的光束的宽度为多少?

图14-2-14