【題目】給定一厚度為的平行平板,其折射率按下式變化:。束光在點由空氣垂直射入平板,并在點以角度射出,如圖所示求點的折射率,并確定點的位置及平板的厚度.(設(shè),

【答案】,,Α點坐標為

【解析】

首先考慮光的路線,如圖乙所示.對于經(jīng)過一系列不同折射率的平行平板的透射光,可以應(yīng)用折射定律,得

.

更簡單的形式是

.

這個公式對任意薄層都是成立的.在我們的情形里,折射率只沿軸變化,即

=常數(shù).

在本題中,垂直光束從折射率為的點入射,即,

,.

則常數(shù)等于,于是在平板內(nèi)任意一點有

.

的關(guān)系已知,在平板傳播中的光束滿足

圖丙表明光束的路徑是一個半徑為的圓,從而有

.

現(xiàn)在我們已知光的路徑,就有可能找到問題的解答.按照折射定律,當(dāng)光線在A點射出時,有

.

因為,故有,

因此.在本題情形.

得出A點的坐標為.光線的軌跡方程為.代入,得到平板厚度為.

本題是一道物理奧賽的試題,也是光在非均勻介質(zhì)中傳播的試題,其介質(zhì)的微元處理及折射定律的應(yīng)用也無特別之處,但從傳播光束滿足的表達式出發(fā),確定光的傳播軌跡為一圓軌跡,是問題的突破口,這顯然要求答題者具備扎實的數(shù)學(xué)基礎(chǔ).對于物理競賽生而言,扎實的數(shù)理基礎(chǔ)是必備的,并且,只有學(xué)好了數(shù)學(xué),才能進一步學(xué)好物理.

練習(xí)冊系列答案
相關(guān)習(xí)題

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【題目】如圖甲所示的電路中,,,,,,

1)試用等效電壓源定理計算從電源正極流出的電流;

2)試用等效電流源定理計算從節(jié)點B流向節(jié)點A的電流

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【題目】據(jù)專家預(yù)測,因全球氣候變暖世界海平面到2100年將升高40-50cm。下圖為我國某海區(qū)海陸過渡地帶示意圖。

讀圖回下列各題。

1導(dǎo)致全球氣候變暖的主要原因有

①臭氧層破壞 ②森林被大量砍伐

③二氧化碳排放量增加 ④二氧化硫排放量增加

A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ②④

2海平面上升對該地帶的影響有

①加劇農(nóng)田土壤鹽堿化 ②灘涂面積減少

③淹沒部分耕地 ④有利于港口基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)

A. ①② B. ②③ C. ③④ D. ②④

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【題目】下圖示意我國玉米主產(chǎn)區(qū)分布圖,讀圖回答下列各題

1與甲地相比,丙地種植玉米的優(yōu)勢自然條件有

A.熱量充足B.地形平坦C.土壤肥沃D.降水豐富

2提高乙地玉米單產(chǎn)的有效途徑有

A.擴大播種面積B.選育優(yōu)良品種

C.加強農(nóng)田水利建設(shè)D.開拓消費市場

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【題目】某條城市地鐵線穿越大河,途經(jīng)主要的客流集散地。下圖示意該地鐵線各站點綜合服務(wù)等級。據(jù)此完成下面小題。

1根據(jù)所處區(qū)位和地鐵站點綜合服務(wù)等級,推測甲、乙、丙站點沿線區(qū)域為( )。

A.森林公園B.中心商務(wù)區(qū)

C.大型住宅區(qū)D.產(chǎn)業(yè)園區(qū)

2該城市空間形態(tài)的形成最有可能( )。

A.沿交通線呈條帶狀延展B.沿河流呈條帶狀延展

C.圍繞-個核心向四周擴展D.圍繞多個核心向四周擴展

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【題目】 巴丹吉林沙漠位于我國西北干旱半干旱地區(qū),年降水量40~80mm,蒸發(fā)量3000mm。沙漠東南部腹地星羅棋布地點綴著常年有水的湖泊70多個,形成了世界上獨一無二的高大沙山(海拔1080~1590m)環(huán)抱湖泊的景觀,蘇木吉林湖就是其中之一,湖區(qū)全年降水量163.6mm,全年蒸發(fā)量1261mm。下圖示意“蘇木吉林湖區(qū)湖泊補給量和排泄量動態(tài)曲線”。

據(jù)此完成下面小題。

1蘇木吉林湖的主要水源補給來自(  )

A.降水B.地下水

C.積雪融水D.冰川融水

2蘇木吉林湖(  )

A.全年凈補給量基本為零B.夏季降水量大于蒸發(fā)量

C.冬季降水量大于夏季D.主要排泄方式是外流

3研究表明,蘇木吉林湖區(qū)的蒸發(fā)量遠低于巴丹吉林沙漠平均蒸發(fā)量,其主要原因是湖區(qū)(  )

A.多陰雨天氣B.植被茂盛

C.風(fēng)速較小D.海拔更高

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【題目】平面內(nèi)分布著某種透明光學(xué)材料,已知折射率分布,為點到原點的距離,在距原點處的A點有一點光源,若從此點光源發(fā)出的光在該材料中,沿以為焦點的圓錐曲線傳播,求折射率的分布規(guī)律,已知.

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【題目】 格陵蘭島是世界最大島嶼,約83. 7%的面積被冰雪覆蓋。下圖示意格陵蘭島冰川上廣泛出現(xiàn)的因深色塵埃而形成的圓形孔洞。

據(jù)此完成下列各題。

1近年來格陵蘭島南部農(nóng)作物種植面積擴大,蔬菜等農(nóng)產(chǎn)品產(chǎn)量不斷提升,主要得益于

A.格陵蘭島降水增多

B.全球氣候變暖,熱量條件改善

C.南部地區(qū)土壤肥力提升

D.農(nóng)業(yè)技術(shù)條件不斷提升

2圖中圓形孔洞的出現(xiàn)反映出冰川上的深色塵埃會

A.增強地面輻射,加速全球變暖B.減弱太陽輻射的吸收,減緩全球變暖

C.減弱地面輻射,減緩全球變暖D.增強太陽輻射的吸收,加速全球變暖

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【題目】閱讀材料,回答問題。

新疆喀什是古絲綢之路商埠重鎮(zhèn),是今天中國向西開放的重要窗口,是著力打造絲綢之路經(jīng)濟帶核心區(qū)上的璀璨明珠。2010年初,新一輪對口援疆工作啟動,深圳市對口支援喀什市,和新疆共同建設(shè)喀什經(jīng)濟開發(fā)區(qū).截至2017年,深圳累計投入財政援疆資金59.91億元,建設(shè)援疆項目232個。援建的喀什深圳產(chǎn)業(yè)園吸引了大量紡織企業(yè)進駐,服裝遠銷中亞、歐美市場。目前喀什地區(qū)高技術(shù)產(chǎn)業(yè)較少。下圖為喀什位置簡圖。

(1)簡析喀什深圳產(chǎn)業(yè)園吸引了大量紡織企業(yè)進駐的原因。

(2)與深圳相比,指出目前喀什發(fā)展高技術(shù)產(chǎn)業(yè)的不利條件。

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