题目
液体-|||-棱镜-|||-棱镜一种测量液体折射率的V形容器,由两块材质相同的直角棱镜粘合,并封闭其前后两端制作而成。容器中盛有某种液体,一激光束从左边棱镜水平射入,通过液体后从右边棱镜射出,其光路如图所示。设棱镜和液体的折射率分别为n0、n,光在棱镜和液体中的传播速度分别为v0、v,则( )A. n<n0,v>v0B. n<n0,v<v0C. n>n0,v>v0D. n>n0,v<v0
一种测量液体折射率的V形容器,由两块材质相同的直角棱镜粘合,并封闭其前后两端制作而成。容器中盛有某种液体,一激光束从左边棱镜水平射入,通过液体后从右边棱镜射出,其光路如图所示。设棱镜和液体的折射率分别为n0、n,光在棱镜和液体中的传播速度分别为v0、v,则( )- A. n<n0,v>v0
- B. n<n0,v<v0
- C. n>n0,v>v0
- D. n>n0,v<v0
题目解答
答案
A. n<n0,v>v0
解析
考查要点:本题主要考查光的折射定律、折射率与光速的关系,以及通过光路图分析介质折射率大小的能力。
解题核心思路:
- 确定折射率关系:通过光路图中折射角与入射角的大小关系,结合折射定律,比较棱镜和液体的折射率。
- 比较光速大小:利用折射率与光速的反比关系($v = \frac{c}{n}$),进一步判断光在不同介质中的传播速度。
破题关键点:
- 光从棱镜进入空气时,折射角大于入射角,说明棱镜折射率$n_0 > 1$。
- 光从棱镜进入液体时,折射角仍大于入射角,说明液体折射率$n < n_0$。
- 光速与折射率成反比,因此$n_0 > n$可推导出$v_0 < v$。
步骤1:分析棱镜与空气的折射关系
- 光从棱镜(折射率$n_0$)进入空气(折射率≈1),入射角为$i$,折射角为$r$。
- 根据折射定律:
$n_0 = \frac{\sin r}{\sin i}$ - 由于$r > i$,故$n_0 > 1$。
步骤2:分析棱镜与液体的折射关系
- 光从棱镜进入液体(折射率$n$),入射角为$i'$,折射角为$r'$。
- 棱镜对液体的折射率为:
$n_1 = \frac{\sin r'}{\sin i'} = \frac{n_0}{n}$ - 由于$r' > i'$,故$n_1 > 1$,即$\frac{n_0}{n} > 1$,因此$n_0 > n$。
步骤3:比较光速大小
- 光在棱镜中的速度:
$v_0 = \frac{c}{n_0}$ - 光在液体中的速度:
$v = \frac{c}{n}$ - 因为$n_0 > n$,所以$v_0 < v$。