题目
在相同的时间内,一束波长为 的单色光在空气中和在玻璃中 ( )A. 传播的路程相等,走过的光程相等B. 传播的路程相等,走过的光程不相等C. 传播的路程不相等,走过的光程相等D. 传播的路程不相等,走过的光程不相等
在相同的时间内,一束波长为 的单色光在空气中和在玻璃中 ( )
A. 传播的路程相等,走过的光程相等
B. 传播的路程相等,走过的光程不相等
C. 传播的路程不相等,走过的光程相等
D. 传播的路程不相等,走过的光程不相等
题目解答
答案
C. 传播的路程不相等,走过的光程相等
解析
考查要点:本题主要考查光在不同介质中的传播特性,特别是光程与几何路程的区别,以及折射率对光速的影响。
解题核心思路:
- 光速与折射率的关系:光在介质中的速度 $v = \frac{c}{n}$,折射率 $n$ 越大,速度越小。
- 几何路程与时间的关系:在相同时间内,速度越小,几何路程越短。
- 光程的定义:光程为 $n \cdot s$(折射率乘以几何路程),同一束光在不同介质中传播时,光程相等(因频率相同,光程由时间决定)。
破题关键点:
- 理解光程与几何路程的区别:光程是等效路程,与介质折射率相关。
- 明确单色光频率不变,波长随介质改变,但光程由时间决定,与介质无关。
步骤1:分析几何路程
- 在空气中,光速为 $v_1 = \frac{c}{n_1}$,传播时间 $t$,路程 $s_1 = v_1 t = \frac{c}{n_1} t$。
- 在玻璃中,光速为 $v_2 = \frac{c}{n_2}$($n_2 > n_1$),路程 $s_2 = v_2 t = \frac{c}{n_2} t$。
- 因 $n_2 > n_1$,故 $s_2 < s_1$,几何路程不相等。
步骤2:分析光程
- 空气中的光程:$n_1 \cdot s_1 = n_1 \cdot \frac{c}{n_1} t = c t$。
- 玻璃中的光程:$n_2 \cdot s_2 = n_2 \cdot \frac{c}{n_2} t = c t$。
- 两者光程均为 $c t$,光程相等。
结论:路程不相等,光程相等,对应选项 C。