题目
制作凹曲面的聚焦透镜时,若透镜材料声速为C1,第二透声介质声速为C2,则两者材料应满足如下关系:()A. C1>C2B. C1C. C1=C2C、Z1=Z2
制作凹曲面的聚焦透镜时,若透镜材料声速为C1,第二透声介质声速为C2,则两者材料应满足如下关系:()
A. C1>C2
B. C1
C. C1=C2C、Z1=Z2
题目解答
答案
A. C1>C2
解析
考查要点:本题主要考查声学中凹曲面聚焦透镜的材料声速关系,涉及声波折射原理及聚焦条件。
解题核心思路:
凹曲面透镜的聚焦效果依赖于透镜材料与周围介质的声速差异。根据折射定律,声波从一种介质进入另一种介质时,折射角由两种介质的声速决定。关键点在于:当透镜材料声速(C₁)大于第二透声介质声速(C₂)时,折射角的变化方向会使声波路径向焦点汇聚。
破题关键:
- 声速差异决定折射方向:C₁ > C₂时,声波在透镜内部折射角减小,路径向法线方向偏折,最终实现聚焦。
- 聚焦条件:透镜材料声速需高于周围介质,确保声波在透镜内折射后汇聚。
凹曲面聚焦透镜的工作原理基于声波折射。当声波从第二透声介质(声速C₂)进入透镜材料(声速C₁)时:
-
折射定律应用
根据折射定律,入射角θ₁与折射角θ₂满足关系:
$\frac{\sin\theta_1}{\sin\theta_2} = \frac{C_1}{C_2}$
若C₁ > C₂,则折射角θ₂ < θ₁,声波向法线方向偏折。 -
聚焦机制
- 透镜凹面设计使不同路径的声波在透镜内折射后,路径逐渐收敛。
- C₁ > C₂时,折射角减小,声波在透镜内向中心区域集中,最终在焦点处汇聚。
-
反向分析
若C₁ < C₂,则折射角θ₂ > θ₁,声波发散,无法聚焦。因此,C₁ > C₂是必要条件。