题目
一直径为 400mm,折射率为 1.5 的玻璃球中有两个小气泡,一个位于球心,另一个位于 1/2 半径处。沿两气泡连线方向在球两边观察, 问看到的气泡在何处?如果在水中观察, 看到的气泡又在何处?
一直径为 400mm,折射率为 1.5 的玻璃球中有两个小气泡,一个位于球心,另一个位于 1
/2 半径处。沿两气泡连线方向在球两边观察, 问看到的气泡在何处?如果在水中观察, 看到
的气泡又在何处?
题目解答
答案
解:设一个气泡在中心处,另一个在第二面和中心之间。
(1)从第一面向第二面看
(2)从第二面向第一面看
(3)在水中
解析
步骤 1:确定气泡位置
气泡位置分别为球心和半径的1/2处。球心位置为0,半径的1/2处为200mm。
步骤 2:从第一面向第二面看
使用折射公式计算气泡位置。折射公式为:\[ n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2 \],其中 \( n_1 \) 和 \( n_2 \) 分别是两种介质的折射率,\( \theta_1 \) 和 \( \theta_2 \) 分别是入射角和折射角。对于球心气泡,由于光线沿半径方向传播,所以观察到的气泡位置不变,即在球心。对于半径1/2处的气泡,使用折射公式计算折射后的气泡位置。
步骤 3:从第二面向第一面看
使用相同的折射公式计算气泡位置。对于球心气泡,观察到的气泡位置不变,即在球心。对于半径1/2处的气泡,使用折射公式计算折射后的气泡位置。
步骤 4:在水中观察
使用折射公式计算气泡位置。对于球心气泡,观察到的气泡位置不变,即在球心。对于半径1/2处的气泡,使用折射公式计算折射后的气泡位置。水的折射率约为1.33,玻璃的折射率为1.5。
气泡位置分别为球心和半径的1/2处。球心位置为0,半径的1/2处为200mm。
步骤 2:从第一面向第二面看
使用折射公式计算气泡位置。折射公式为:\[ n_1 \sin \theta_1 = n_2 \sin \theta_2 \],其中 \( n_1 \) 和 \( n_2 \) 分别是两种介质的折射率,\( \theta_1 \) 和 \( \theta_2 \) 分别是入射角和折射角。对于球心气泡,由于光线沿半径方向传播,所以观察到的气泡位置不变,即在球心。对于半径1/2处的气泡,使用折射公式计算折射后的气泡位置。
步骤 3:从第二面向第一面看
使用相同的折射公式计算气泡位置。对于球心气泡,观察到的气泡位置不变,即在球心。对于半径1/2处的气泡,使用折射公式计算折射后的气泡位置。
步骤 4:在水中观察
使用折射公式计算气泡位置。对于球心气泡,观察到的气泡位置不变,即在球心。对于半径1/2处的气泡,使用折射公式计算折射后的气泡位置。水的折射率约为1.33,玻璃的折射率为1.5。