Question

用如圖5-2-15所示的裝置觀察光的反射和折射現象并測量玻璃的折射率.在光具盤的中央固定一塊半圓柱形玻璃磚，使二者的圓心O重合.使激光束從玻璃磚圓弧面一側入射,并垂直直徑平面通過圓心O沿直線射出玻璃磚，記下入射光束在光具盤上對應位置的刻度.以圓心為軸，入射光束方向不變，逆時針緩慢轉動光具盤，同時發現有兩束光在光具盤上移動.這兩束光將如何移動？__________.當光具盤轉過θ角時，發現其中一束光剛好消失,則玻璃的折射率n=__________.

圖5-2-15

Answer 1

解析：光具盤帶動玻璃磚逆時針方向轉動，使入射角增大，由反射定律知，反射角也逐漸增大，而法線也在逆時針轉動，所以反射光線將以2倍的光具盤轉動角速度沿相同的轉動方向——逆時針方向轉動.因光線從玻璃中折射入空氣中時，折射角大于入射角，當入射角增大時，折射角增大的速度大于入射角增大的速度，所以當玻璃磚轉過一個角度θ時，入射角增大θ，折射角增大值大于θ，故玻璃磚逆時針轉過θ角時，折射光線相對玻璃磚順時針轉過的角度應大于θ，所以折射光線對地仍是順時針方向轉動的.隨著θ角的增大，折射光線漸弱，折射光線剛消失時，說明光線恰好發生了全反射，由臨界角定義(或折射定律)知：sinθ=1/n,所以n=1/sinθ.

答案：從玻璃磚弧面射出的光束逆時針方向轉動，從玻璃磚平面射出的光束——由玻璃磚進入空氣的折射光束順時針方向轉動       1/sinθ