水的折射率n=[4/3],当在水面下h=2m深处放一强点光源时,强点光源时,看到透光水面的最大直径是多大?当此透光水面的

水的折射率n=[4/3],当在水面下h=2m深处放一强点光源时,强点光源时,看到透光水面的最大直径是多大?当此透光水面的直径变大时,光源正在上浮还是正在下沉?
只要天空有星星 1年前 已收到1个回答 举报

dayks 幼苗

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解题思路:光由水中传播到水面时,透光面边缘的光刚好发生了全反射.根据折射率及数学知识,可求出透光圆的半径,即可求出透光水面的最大直径;当此透光水面的直径变大时,根据几何知识分析光源正在上浮还是正在下沉.

如图所示,当光从水中折射进入空气中且折射角等于90°时对应的半径最大,即恰好发生全反射时,透光水面对应的半径最大.
设此时的半径为R,根据折射定律有n=[sin90°/sini]=[4/3],则得sini=[3/4]
又由数学知识得sini=
R

R2+h2
联立上两式并代入数据得 [3/4]=
R

R2+22
解得R=2.27m,直径为D=2R=4.54m.
由于发生全反射时入射角的大小不变,故对应的入射光线的方向与原来的入射光线平行,如图,根据相似三角形知光源S到水面的距离增大,故光源在下沉. 
答:透光水面的最大直径是4.54m.当此透光水面的直径变大时,光源正在下沉.

点评:
本题考点: 光的折射定律.

考点点评: 本题考查对全反射现象的理解和应用能力,运用作图法分析光源的运动情况.

1年前

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