题目
由于被测液体的折射率不同,所以对应的角也不同。如能测出该液体的极限角,利用公式()就可求出待测液体的折射率。A. n_x = sin A sqrt(n^2 - sin^2 varphi) - cos A sin varphiB. n_x = sin A sqrt(n^2 - sin^2 varphi) + cos A sin varphiC. n_x = sin A sqrt(n^2 + sin^2 varphi) pm cos A sin varphiD. n_x = sin A sqrt(n^2 - sin^2 varphi) pm cos A sin varphi
由于被测液体的折射率不同,所以对应的角也不同。如能测出该液体的极限角,利用公式()就可求出待测液体的折射率。
A. $n_x = \sin A \sqrt{n^2 - \sin^2 \varphi} - \cos A \sin \varphi$
B. $n_x = \sin A \sqrt{n^2 - \sin^2 \varphi} + \cos A \sin \varphi$
C. $n_x = \sin A \sqrt{n^2 + \sin^2 \varphi} \pm \cos A \sin \varphi$
D. $n_x = \sin A \sqrt{n^2 - \sin^2 \varphi} \pm \cos A \sin \varphi$
题目解答
答案
A. $n_x = \sin A \sqrt{n^2 - \sin^2 \varphi} - \cos A \sin \varphi$
解析
本题考查全反射现象中的临界角公式在复杂几何条件下的应用。关键在于理解题目中提到的“极限角”即为临界角,并掌握如何结合实验装置的几何关系推导折射率公式。
核心思路:
- 临界角公式:当光从光密介质(折射率$n$)进入光疏介质(折射率$n_x$)时,临界角$\varphi$满足$\sin\varphi = \frac{n_x}{n}$。
- 几何关系:题目中的实验可能涉及入射角$A$与临界角$\varphi$的叠加或分解,需通过三角函数联立方程求解$n_x$。
- 符号判断:公式中的加减号由几何关系决定,需根据物理条件选择合理的解。
关键推导步骤
- 临界角条件:由全反射定义,临界角$\varphi$满足$\sin\varphi = \frac{n_x}{n}$,即$n_x = n \sin\varphi$。
- 几何关系引入:假设实验中入射角$A$与临界角$\varphi$通过某种几何关系(如三角形分解)联立,得到方程:
$n_x = \sin A \cdot \sqrt{n^2 - \sin^2\varphi} - \cos A \cdot \sin\varphi$ - 符号选择:减号对应实验中光线路径或角度方向的物理条件,排除其他选项的加减组合。
选项分析
- 选项A:正确,符合几何关系与临界角条件的联立结果。
- 选项B/D:符号错误,与物理条件矛盾。
- 选项C:$\sqrt{n^2 + \sin^2\varphi}$不符合临界角公式中的$\sqrt{n^2 - \sin^2\varphi}$。