第十二章 交流电、电磁振荡、电磁波错题集

上述求得光在水中的波长为0.49μm是正确的,但用光谱表查得光的颜色却错了。人眼对光的色觉决定于光的频率而不是波长。

【分析解答】

当光从一种媒质进入另一种媒质时,波长变化了,波速也相应变化了,但它的频率却不变。所以在水中该光仍是红色。

【评析】

物理规律的因果关系是有条件的,记忆规律时应该首先弄清规律成立的条件。凡是波,无论是机械波还是电磁波,只要振源的频率不变,波的频率就不变。

例2 一束白光从玻璃里射入稀薄空气中,已知玻璃的折射率为1.53,求入射角为下列两种情况时,光线的折射角各为多少?

(1)入射角为50” (2)入射角为30° 【错解】

r=30°3′

r=19°4′ 【错解原因】

此解法中没有先分析判断光线是从光疏媒质进入光密媒质,还是从光密媒质进入光疏媒质,会不会发生全反射。而是死套公式,引起错误。

【分析解答】

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光线由玻璃里射入空气中,是由光密媒质射入光疏媒质,其临界角为

由已知条件知,当i=50°时,i>A,所以光线将发生全反射,不能进入空气中。当i=30°时,i<A,光进入空气中发生折射现象。

sinr=n·sini=1.53×sin30°=0.765 r= 49°54′ 【评析】

解光的折射现象的题目时,首先应做出判断:光线是从光疏媒质进入光密媒质,还是光线是从光密媒质进入光疏媒质。如是前者则i>r,如是后者则i<r。其次,如果是从光密媒质进入光疏媒质中,还有可能发生全反射现象,应再判断入射角是否大于临界角,明确有无折射现象。

例3 光从玻璃射入空气里时传播方向如图13-l所示,请在图中标出入射角和折射角。

【错解】

如图 13-2所示,α为入射角,β为折射角。 【错解原因】

错解原因一是受思维定势的影响,不加分析地认定玻璃与空气总是上下接触的;二是对光的折射及其规律未吃透,将题设文字条件与图形条件结合起来的分析能力差。根据光的折

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射规律,光从水或玻璃等透明物质射入空气里时,折射角大于入射角,题设文字条件是“从玻璃射入空气”,因此折射角大于入射角,再结合题设所给图形,可知CD为界面,AB为法线。

【分析解答】

如图 13-3所示, α′为入射角, β′折射角(CD左面为玻璃,右面为空气)。

【评析】

解光的折射现象的题目,首先应对光线是从光疏媒质进入光密媒质呢?还是光线是从光密媒质进入光疏媒质作出判断。为了保证你每次做题时,能够不忘判断,建议同学们做光的折射题时,先画出光路图,标出入射光线和出射光线的方向,在界面处标出哪一个是光密媒质,哪一个是光疏媒质。然后再解题。

例4 如图13-4所示,放在空气中折射率为n的平行玻璃砖,表面M和N平行,P,Q两个面相互平行且与M,N垂直。一束光射到表面M上(光束不与M平行),则:

A.如果入射角大于临界角,光在表面M发生全反射。 B.无论入射角多大,光在表面M都不会发生全反射。 C.光可能在表面N发生全反射。

D.由于M与N平行,光只要通过M就不可能在表面N发生全反射。

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【错解】

光束从空气中射到玻璃砖表面M上,是由光疏媒质到光密媒质,不可能发生全反射,而从表面N射出空气,是由光密媒质到光疏媒质,光可能发生全反射,故选B,C。

【错解原因】

机械地记住光从光密媒质到光疏媒质,可能发生全反射,而不具体分析光通过表面M后射到N表面光线的入射角的大小是否大于临界角,而错选C。

【分析解答】

如图13-5所示,光射到表面M的入射角为i(i≠90°)折射角为r,

面N,因M∥N,故其入射角i′=r<C。即光只要通过M即不可能在表面N发生折射。 若光通过M先射到MN面再射到P面(如图13-6),同样可以证明经P面发生反射,反射光线射至N面时,由几何关系可以证明入射角i′=r,根据折射定律折射角r′=i,同样不可能发生全反射。故应选B,D。

【评析】

同一个初始条件可能有若干个不同结果。这是对考生思维能力的考查。本题中,当光线射到M上,发生折射。以A为分界点,入射点在AC之间,光线先要到达P界面,所以一定先要讨论光线在P界面上的行为。光线在P界面一定会发生反射现象,是否发生折射要看入射角是否大于临界角。由于此问题与本题无关所以可以不讨论它。如果试题提出光线在P界面的行为时,就要认真讨论。结论是:入射到M面光线的入

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例5:如图13-7所示,有一长方形的玻璃砖,内有一个凸型空气泡,某学生用这个玻璃砖来做光学实验。当一平行光束通过玻璃砖时,光在空气泡中发生的现象是:

A.这一平行光束在空气泡中将不改变原来的方向。 B.这一平行光束在空气泡中将发生会聚。 C.这一平行光束在空气泡中将发生发散。 D.无法确定。

【错解】

不少学生看里面是一个凸型气泡,认为光线经过的是凸透镜,故最终成为一束会聚光线,应选B。

【错解原因】

对透镜的作用不清楚,而是简单地由镜子的形状来判断它对光线的作用种类,认为凸型空气泡与平时用的玻璃凸透镜形状一样.便认为空气泡透镜对光线的作用与玻璃透镜的作用效果相同。

【分析解答】

设想在图13-7中,沿AB方向把玻璃砖等分为二,即成为图13-8中情形,显然该束光经过的是一凹透镜。由光学知识可知,凹透镜对光线有发散作用,则平行光束在空气泡中将发生发散,故应选C。

【评析】

更基本的方法是画一条入射光线到空气透镜的前表面,用作图法来判断光线经过透镜之后的行为。光线从玻璃进入空气,由光密媒质进入光疏媒质,折射角大于入射角,折射光线远离法线,出射光线是发散的。可见“凸透镜对光线的作用是会聚的”这个结论是有条件的。条件是透镜材料的折射率大于周围环境的折射率。

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