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一束截面为圆形(半径为R)的平行单色光正面射向一玻璃半球的平面,如图所示,经折射...

一束截面为圆形(半径为R)的平行单色光正面射向一玻璃半球的平面,如图所示,经折射后在屏S上形成一圆形光斑.已知入射光的波长为λ、功率为P,玻璃半球的半径为R,折射率为n,屏S  到球心O的距离为d(d>3R).
(1)从O点射入玻璃砖的光线要多长时间能到达屏S?
(2)光从圆弧面上什么范围射出?
(3)屏S上光斑的半径为多大?

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(1)平行单色光正面射向一玻璃半球的平面,方向不变进入玻璃砖,对于O点入射光线,方向不变,而光速在玻璃中变小,从而可分两段利用位移与速度的比值来确定时间; (2)当光线射到玻璃砖圆弧面时,发生折射,由几何知识求出入射角i,根据折射定律求出折射角r,再由几何知识求解M、N射出玻璃砖范围; (3)出射光线相交屏S上光斑,由几何关系可求出光斑半径大小. 解(1)光线在玻璃中的时间=;光线在空气中的时间.则从O点射入玻璃砖的光线要能到达屏S的时间t=t1+t2== (2)光线从玻璃射入空气,当入射角大于或等于临界角时,则会发生光的全反射现象, 所以临界角,光从圆弧AO1B部分出射, 则有;  (3)作出光路图,根据几何关系可得:r=O2J=(d-IO)cotθ, , 解得:   答:(1)从O点射入玻璃砖的光线要间t=时间能到达屏S; (2)光从圆弧面上AO1B部分范围射出则有; (3)屏S上光斑的半径得:.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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