Question

如圖所示，a、b兩塊足夠長的平板玻璃磚平行放置，且折射率n_a＞n_b＞

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，現有一束單色光入射到a的上表面，則下列說法正確的是（　　）

A．光在a、b的下表面可能會發生全反射

B．從b下表面射出的光線與a上表面的入射光線平行

C．光在a中的速度比光在b中的速度小

D．如果a、b厚度一樣，則穿透a的時間大于穿透b的時間

Answer 1

分析：光線通過玻璃磚再進入空氣發生兩次折射：第一次是從空氣斜射進入玻璃磚，折射光線應該靠近法線偏折，折射角小于入射角；第二次是從玻璃磚斜射進入空氣，折射光線應該遠離法線偏折，折射角大于入射角．由于玻璃磚上下表面垂直，第二次折射的入射角等于第一次折射的折射角，所以第二次折射的折射角等于第一次折射的入射角，最后的出射光線與入射光線BO相比，只是作了平移，出射光線與入射光線平行．三次進入玻璃磚折射后光線仍和第一次的入射光線平行，即可求解．由v=

c

n

，比較光在兩玻璃磚傳播速度的大小．根據光在玻璃磚中傳播速度和通過的路程關系，比較光穿透玻璃磚時間的長短．

解答：解：
A、光線通過玻璃磚再進入空氣發生了兩次折射，第二次的入射角等于第一次的折射角，根據光路可逆性原理可知，光不可能在a、b的下表面發生全反射，一定能從下表面射出玻璃磚．故A錯誤．
B、光線經過玻璃磚時，出射光線與入射光線都平行，通過兩塊平行玻璃磚后，出射光線與入射光線仍平行．所以從b下表面射出的光線與a上表面的入射光線平行．故B正確．
C、由公式v=

c

n

，結合條件折射率n_a＞n_b＞

2

，可知，光在a中的速度比光在b中的速度小．故C正確．
D、設a、b兩玻璃磚的厚度都是d，入射角為i，根據折射率n=

sini

sinr

得，sinr=

sini

n

，則光線在玻璃磚中通過的路程為S=

d

cosr

，則光通過玻璃磚的時間為：
t=

S

v

=

d

cosr

?

n

c

=

d

cosr

?

sini

csinr

=

d

c

?

2sini

sin2r

由上得知，光線在兩玻璃磚上表面的入射角i相同，由于折射率n_a＞n_b＞

2

，根據折射定律可知，光線在a中折射角小于在b中折射角，且2r＜90°，由數學知識得知，光在a中sin2r較小，所以光穿透a的時間大于穿透b的時間．故D正確．
故選BCD

點評：本題主要考查光的折射定律：折射光線、入射光線和法線在同一平面內，折射光線、入射光線分居法線兩側，光由空氣斜射進入水中或其它透明介質中時，折射光線向法線偏折，折射角小于入射角；光由水或其它透明介質斜射進入空氣中時，折射光線遠離法線偏折，折射角大于入射角．本題還要注意玻璃磚上下表面平行，玻璃磚兩側的光線就是平行，與折射率無關．