Question

6．【加試題】如圖所示，一束藍(lán)光沿紙面從真空中以入射角i=60°從玻璃磚的MN表面射入時(shí)，光通過(guò)玻璃磚的時(shí)間為t，若讓一束紅光和藍(lán)光從同一位置以同樣入射角射向MN面時(shí)，求兩種色光通過(guò)玻璃磚的時(shí)間的比值．已知玻璃磚橫截面MNQP為矩形，玻璃磚對(duì)紅光和藍(lán)光的折射率分別為n₁=$\frac{\sqrt{6}}{2}$、n₂=$\sqrt{3}$，光在真空中傳播速度為c．

Answer 1

分析 畫出光路圖，由公式v=$\frac{c}{n}$求出光在玻璃磚中傳播的速度，根據(jù)幾何關(guān)系求得光在玻璃磚中傳播距離與玻璃磚厚度的關(guān)系，從而得到光通過(guò)玻璃磚的時(shí)間，再求時(shí)間的比值．

解答 解：設(shè)玻璃磚厚度為d，藍(lán)光折射角為γ，其光路如圖所示，由題意知：
$\fractrth3tl{cosγ}$=v₂t=$\frac{c}{{n}_{2}}$t
而 n₂=$\frac{sini}{sinγ}$
聯(lián)立并代入數(shù)據(jù)得：d=$\frac{ct}{2}$，則 t=$\frac{2d}{c}$
當(dāng)以紅光入射時(shí)，令其折射角為γ₁，通過(guò)玻璃磚所用時(shí)間為t₁，則有：n₁=$\frac{sini}{sinγ1}$，
即：γ₁=45°
同理有：$\fracdxxvxjf{cos{γ}_{1}}$=$\frac{c}{{n}_{1}}{t}_{1}$
聯(lián)立得：$\frac{{t}_{1}}{t}$=$\frac{\sqrt{3}}{2}$．
答：紅光和藍(lán)光通過(guò)玻璃磚的時(shí)間的比值是$\frac{\sqrt{3}}{2}$．

點(diǎn)評(píng) 本題關(guān)鍵是根據(jù)幾何知識(shí)分析光在玻璃中傳播距離與玻璃磚厚度的關(guān)系、傳播距離與折射率的關(guān)系，然后根據(jù)折射率定義公式、速度與折射率關(guān)系公式研究．