关于光程以下说法正确的是 ( A ) 光程是光在介质中传播的路程折合为光在真空中传播的 路程 ( B ) 在相同的时间间隔内 光在真空中和介质中所走的光程相等 ( C ) 介质的折射率等于光在真空中的频率和介质中的频率之比 ( D ) 介质的折射率等于真空中的光速和介质中的光速之比
关于光程以下说法正确的是
( A ) 光程是光在介质中传播的路程折合为光在真空中传播的 路程
( B ) 在相同的时间间隔内 光在真空中和介质中所走的光程相等
( C ) 介质的折射率等于光在真空中的频率和介质中的频率之比
( D ) 介质的折射率等于真空中的光速和介质中的光速之比
题目解答
答案
( A )缺少条件,正确应为在传播时间相同或相位改变相同的条件下,把光在介质中传播的路程折合为光在真空中传播的相应路程。故错误。
( B )在数值上,光程等于介质折射率乘以光在介质中传播的路程。故正确。
(C)(D)介质折射率的定义是指一个介质在特定波长的光线中,光波在该介质中传播速度与在真空中传播速度的比值。故C错误,D正确。
因此,此题选BD。
解析
光程是几何光学中的重要概念,其核心是将介质中的光传播路径等效为真空中光的传播路径。解题关键在于:
- 光程的定义:光程等于介质折射率乘以光在介质中实际传播的路程,即 $S = n \cdot s$。
- 折射率的本质:折射率 $n$ 是真空中的光速与介质中的光速之比,即 $n = \frac{c}{v}$,与频率无关。
- 光程的物理意义:在相同时间内,光在真空中和介质中的光程相等,即 $S_{\text{真}} = S_{\text{介质}}$。
选项分析
(A) 光程是光在介质中传播的路程折合为光在真空中传播的路程
错误。光程的定义需要满足传播时间相同或相位变化相同的条件。若仅强调“折合路程”而忽略时间因素,则表述不严谨。
(B) 在相同的时间间隔内,光在真空中和介质中所走的光程相等
正确。根据光程公式 $S = n \cdot s$,在相同时间内,真空中路程为 $s_{\text{真}} = c \cdot t$,介质中路程为 $s_{\text{介质}} = v \cdot t$。因 $n = \frac{c}{v}$,可得 $S_{\text{真}} = c \cdot t = n \cdot v \cdot t = S_{\text{介质}}$,故光程相等。
(C) 介质的折射率等于光在真空中的频率和介质中的频率之比
错误。折射率与频率无关,其定义为速度比 $n = \frac{c}{v}$。虽然光的频率在介质中会降低($f_{\text{介质}} = \frac{f_{\text{真}}}{n}$),但折射率并非频率之比。
(D) 介质的折射率等于真空中的光速和介质中的光速之比
正确。这是折射率的直接定义,即 $n = \frac{c}{v}$。