Question

用如圖5-2-15所示的裝置觀察光的反射和折射現(xiàn)象并測量玻璃的折射率.在光具盤的中央固定一塊半圓柱形玻璃磚，使二者的圓心O重合.使激光束從玻璃磚圓弧面一側(cè)入射,并垂直直徑平面通過圓心O沿直線射出玻璃磚，記下入射光束在光具盤上對應(yīng)位置的刻度.以圓心為軸，入射光束方向不變，逆時(shí)針緩慢轉(zhuǎn)動光具盤，同時(shí)發(fā)現(xiàn)有兩束光在光具盤上移動.這兩束光將如何移動？__________.當(dāng)光具盤轉(zhuǎn)過θ角時(shí)，發(fā)現(xiàn)其中一束光剛好消失,則玻璃的折射率n=__________.

圖5-2-15

Answer 1

解析：光具盤帶動玻璃磚逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，使入射角增大，由反射定律知，反射角也逐漸增大，而法線也在逆時(shí)針轉(zhuǎn)動，所以反射光線將以2倍的光具盤轉(zhuǎn)動角速度沿相同的轉(zhuǎn)動方向——逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動.因光線從玻璃中折射入空氣中時(shí)，折射角大于入射角，當(dāng)入射角增大時(shí)，折射角增大的速度大于入射角增大的速度，所以當(dāng)玻璃磚轉(zhuǎn)過一個(gè)角度θ時(shí)，入射角增大θ，折射角增大值大于θ，故玻璃磚逆時(shí)針轉(zhuǎn)過θ角時(shí)，折射光線相對玻璃磚順時(shí)針轉(zhuǎn)過的角度應(yīng)大于θ，所以折射光線對地仍是順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動的.隨著θ角的增大，折射光線漸弱，折射光線剛消失時(shí)，說明光線恰好發(fā)生了全反射，由臨界角定義(或折射定律)知：sinθ=1/n,所以n=1/sinθ.

答案：從玻璃磚弧面射出的光束逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動，從玻璃磚平面射出的光束——由玻璃磚進(jìn)入空氣的折射光束順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動       1/sinθ