Question

光從液面到空氣時(shí)的臨界角C為45°，如圖3-16所示，液面上有一點(diǎn)光源S發(fā)出一束光垂直入射到水平放置于液體中且到液面的距離為d的平面鏡M上，當(dāng)平面鏡M繞垂直過中心O的軸以角速度做逆時(shí)針勻速轉(zhuǎn)動時(shí)，觀察者發(fā)現(xiàn)水面上有一光斑掠過，則觀察者們觀察到的光斑的光斑在水面上掠過的最大速度為多少？

Answer 1

解析:

本題涉及平面鏡的反射及全反射現(xiàn)象，需綜合運(yùn)用反射定律、速度的合成與分解、線速度與角速度的關(guān)系等知識求解，確定光斑掠移速度的極值點(diǎn)及其與平面鏡轉(zhuǎn)動角速度間的關(guān)系，是求解本例的關(guān)鍵。

設(shè)平面鏡轉(zhuǎn)過角時(shí)，光線反射到水面上的P點(diǎn)，光斑速度為，如圖3-17可知：，而：

故：，，而光從液體到空氣的臨界角為C，所以當(dāng)時(shí)達(dá)到最大值，即：