题目
某种透明媒质对于空气的临界角(指全反射)等于 45°,光从空气射向此媒质时的布儒斯特角是:A. 小于45°B. 30°C. 45°D. 大于 45°
某种透明媒质对于空气的临界角(指全反射)等于 45°,光从空气射向此媒质时的布儒斯特角是:
A. 小于45°
B. 30°
C. 45°
D. 大于 45°
题目解答
答案
D. 大于 45°
解析
考查要点:本题综合考查临界角与布儒斯特角的关系,需要结合两者公式进行推导。
解题核心思路:
- 临界角公式:$\sin \theta_c = \frac{n_{\text{空气}}}{n_{\text{媒质}}}$,由此可求出媒质的折射率$n$。
- 布儒斯特角公式:$\tan \theta_B = \frac{n_{\text{媒质}}}{n_{\text{空气}}}$,代入$n$即可比较$\theta_B$与$\theta_c$的大小。
破题关键点:
- 明确临界角和布儒斯特角公式的适用条件及物理意义。
- 通过临界角求出媒质的折射率,再代入布儒斯特角公式计算角度。
步骤1:求媒质的折射率
根据临界角公式:
$\sin \theta_c = \frac{n_{\text{空气}}}{n_{\text{媒质}}}$
已知$\theta_c = 45^\circ$,$n_{\text{空气}} = 1$,代入得:
$\sin 45^\circ = \frac{1}{n_{\text{媒质}}} \implies n_{\text{媒质}} = \frac{1}{\sin 45^\circ} = \sqrt{2}$
步骤2:求布儒斯特角
布儒斯特角公式为:
$\tan \theta_B = \frac{n_{\text{媒质}}}{n_{\text{空气}}}$
代入$n_{\text{媒质}} = \sqrt{2}$,$n_{\text{空气}} = 1$:
$\tan \theta_B = \sqrt{2} \implies \theta_B = \arctan(\sqrt{2}) \approx 54.7^\circ$
步骤3:比较角度大小
$\theta_B \approx 54.7^\circ > 45^\circ$,因此布儒斯特角大于45°。