Question

8．光線以60°的入射角從空氣射入玻璃中，折射光線與反射光線恰好垂直．（真空中的光速c=3.0×10⁸ m/s）
（1）求出玻璃的折射率和光在玻璃中的傳播速度．
（2）當入射角變?yōu)?5°時，折射角變?yōu)槎啻螅?br />（3）當入射角增大或減小時折射率是否發(fā)生變化？請說明理由．

Answer 1

分析 （1）根據(jù)反射定律，求出反射角，由題，折射光線與反射光線恰好垂直求出折射角，再由折射定律求出折射率，由n=$\frac{c}{v}$求出光在玻璃中的傳播速度；
（2）當入射角變?yōu)?5°時，由折射定律求出折射角．
（3）折射率反映介質(zhì)本身的光學特性，與入射角無關(guān)．

解答 解：（1）已知入射角i=60°，根據(jù)反射定律得知，反射角i′=i=60°，由題，折射光線與反射光線恰好垂直，則得折射角 r=90°-i′=30°
所以折射率 n=$\frac{sini}{sinr}$=$\frac{sin60°}{sin30°}$=$\sqrt{3}$
光在玻璃中的傳播速度 v=$\frac{c}{n}$=$\frac{3×1{0}^{8}}{\sqrt{3}}$=$\sqrt{3}×1{0}^{8}$m/s；
（2）當入射角變?yōu)?5°時，由n=$\frac{sini′}{sinr′}$得，sinr′=$\frac{sini′}{n}$=$\frac{sin45°}{\sqrt{3}}$=$\frac{\sqrt{6}}{6}$
故折射角為 r′=arcsin$\frac{\sqrt{6}}{6}$
（3）折射率反映介質(zhì)本身的光學特性，與入射角無關(guān)．則知當入射角增大或減小時折射率不發(fā)生變化．
答：
（1）玻璃的折射率為$\sqrt{3}$，光在玻璃中的傳播速度為$\sqrt{3}×1{0}^{8}$m/s；
（2）當入射角變?yōu)?5°時，折射角變?yōu)閍rcsin$\frac{\sqrt{6}}{6}$．
（3）當入射角增大或減小時折射率不發(fā)生變化．因為折射率反映介質(zhì)本身的光學特性，與入射角無關(guān)．

點評 解決本題要理解折射率是反映介質(zhì)對光折射能力的物理量，與入射角、折射角無關(guān)，取決于介質(zhì)的性質(zhì)．