Question

在透明均勻介質(zhì)內(nèi)有一球狀空氣泡，一束包含a、b兩種單色光的細(xì)光束從介質(zhì)射入氣泡，A為入射點(diǎn)，之后a、b色光分別從C點(diǎn)、D點(diǎn)射向介質(zhì)，如圖所示．已知A點(diǎn)的入射角為30°，a色光的偏向角為45° （C點(diǎn)出射光線與入射光線的夾角），CD弧所對的圓心角為3°，則下列結(jié)論正確的是（　�。�

• A．b色光的偏向角為43.5°
• B．介質(zhì)對a色光的折射率n_a=

  2

• C．b色光從介質(zhì)射向空氣的臨界角正弦sinC=

  1

  2sin51°

• D．若用a、b兩單色光分別通過同一雙縫干涉裝置，屏上的條紋間距△x_a＜△x_b

Answer 1

分析：設(shè)光線在A點(diǎn)的入射角為i，折射角為r，由幾何知識知兩光束經(jīng)過球狀空氣泡偏向角為θ=2（r-i），由a色光的偏向角為45°，可由θ=2（r-i）求出折射角，由折射定律

1

n

=

sini

sinr

求出折射率．CD弧所對的圓心角為3°，由幾何關(guān)系求出a色光的折射角，即可求出偏向角，由sinC=

1

n

求解臨界角．a(chǎn)光的偏向角大于b光的偏向角，a光的折射率大于b光的折射率，a、b兩單色光在透明介質(zhì)中的波長λ_a＜λ_b．

解答：解：光線在A點(diǎn)的入射角為i，折射角分別為r_a、r_b．
A、由a色光的偏向角為45°，而偏向角θ_a=2（r_a-i），得r_a=52.5°，由幾何知識得：AC弧所對的圓心角為180°-2×52.5°=75°，CD弧所對的圓心角為3°，則AD弧所對的圓心角為78°，故r_b=

180°-78°

2

=51°，b色光的偏向角為θ_b=2（r_b-i）=42°，故A錯誤．
B、介質(zhì)對a色光的折射率n_a=

sinra

sini

=

sin52.5°

sin30°

＞

sin45°

sin30°

=

2

．故B錯誤．
C、介質(zhì)對b色光的折射率n_b=

sinrb

sini

=

sin51°

sin30°

，而sinC=

1

n

，聯(lián)立解得，sinC=

1

2sin51°

．故C正確．
D、由上得知，a光的偏向角大于b光的偏向角，a光的折射率大于b光的折射率，a、b兩單色光在透明介質(zhì)中的波長λ_a＜λ_b．根據(jù)條紋間距公式△x=

L

d

λ，波長長的雙縫干涉時條紋間距較大，故△x_a＜△x_b故D正確．
故選：CD．

點(diǎn)評：本題的解題關(guān)鍵是知道偏向角與入射角和折射角的關(guān)系，運(yùn)用幾何知識求解光線b的折射角，本題難度較大．