如图14-7所示,置于空气中的一个不透明容器内盛满某种透明液体.容器底部靠近器壁处有一竖直放置的6.0 cm长的线光源.靠近线光源一侧的液面上盖有一遮光板,另一侧有一水平放置的与液面等高的望远镜,用来观察线光源.开始时通过望远镜不能看到线光源的任何一部分.将线光源沿容器底向望远镜一侧平移至某处时,通过望远镜刚好可以看到线光源底端,再将线光源沿同一方向移动8.0 cm,刚好可以看到其顶端.求此液体的折射率n.
图14-7
如图14-2-10所示,相距为d的两平行金属板A、B足够大,板间电压恒为U,有一波长为λ的细激光束照射到B板中央,使B板发生光电效应,已知普朗克常量为h,金属板B的逸出功为W,电子质量为m,电荷量e,求:
图14-2-10
(1)从B板运动到A板所需时间最短的光电子到达A板时的动能;
(2)光电子从B板运动到A板时所需的最长时间.
德布罗意认为,任何一个运动着的物体,都有一种波与它对应,波长是式中p是运动物体的动量,h是普朗克常量.已知某种紫光的波长是440 nm,若将电子加速,使它的德布罗意波长是这种紫光波长的10-4倍,求:
(1)电子的动量的大小.
(2)试推导加速电压跟德布罗意波长的关系,并计算加速电压的大小.电子质量m=9.1×10-31 kg,电子电荷量e=1.6×10-19 C,普朗克常量h=6.6×10-34 J·s,加速电压的计算结果取一位有效数字.
如图13-10所示为一块平行玻璃砖,光从空气沿AO方向射向玻璃砖的上表面,通过玻璃砖后沿O′B方向传播.
图13-10
(1)证明AO∥O′B;
(2)若玻璃砖的折射率为n,厚度为d,光线AO的入射角为i,求光线通过玻璃后平移的距离.
.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13-9所示为一根光导纤维的剖面图,其芯线介质的折射率为n1,外套包层介质的折射率为n2.要使光在芯线中靠全反射传输,求光在光导纤维端面处由空气入射时入射角i的最大值.
图13-9
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.
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
如图14-1-13所示,MN为一平面镜,P为一不透光的箱子,人眼在S处.试用作图法画出人通过平面镜能看到箱子右侧地面的范围.
图14-1-13
如图所示,一不透明的圆柱形容器内装满折射率为的透明液体,容器底部正中央O点处有一点光源S,平面镜MN与底面成45°角放置.若容器高为2 dm,底边半径为(1+) dm,OM="1" dm,在容器中央正上方1 dm处水平放置一足够长的刻度尺.求光源S发出的光线经平面镜反射后,照射到刻度尺上的长度.(不考虑容器侧壁和液面的反射)
半径为R的玻璃半圆柱体,横截面如图所示,圆心为O.一束单色红光沿截面射向圆柱面,方向与底面垂直,AO为与底面垂直的半径,光线的入射点为B,∠AOB=60°.已知该玻璃对红光的折射率n=.求:
(1)光线经柱面折射后与底面的交点到O点的距离d;
(2)若入射的是单色蓝光,则距离d将比上面求得的结果大还是小.
半径为R的玻璃半圆柱体,横截面积如图4-1-7所示,圆心为O.两条平行单色红光沿截面射向圆柱面,方向与底面垂直.光线1的入射点A为圆柱的顶点,光线2的入射点为B,∠AOB=60°.已知玻璃对红光的折射率n=3.求:
图4-1-7
(1)两条光线经柱面和底面折射后的交点与O点的距离d;
(2)若入射光是单色的蓝光,则距离d将比上面求得的结果大还是小.
在地质考察中发现一个溶洞,洞内有一块立于水中的礁石,如图14-1-14所示.为了能在洞外对礁石进行观察,必须用灯光对它照明.若利用水面反射来照明,则灯应放在什么位置才有可能照亮全部礁石?
图14-1-14