题目
玻璃管中充满水时,测得两端点之间光程,现把管中水全部抽走后,两端点之间光程将()A 变小 B 无法不确定 C 不变
玻璃管中充满水时,测得两端点之间光程,现把管中水全部抽走后,两端点之间光程将()
A 变小
B 无法不确定
C 不变
题目解答
答案
光程是指光线在介质中传播的路径长度。光在不同介质中的传播速度不同,而光程与传播速度和距离有关。
首先,当玻璃管中充满水时,由于光在水中传播的速度比在空气中要慢,光线在玻璃管中的路径会因为折射而变长,因此光程也会相应增加。
其次,把管中水全部抽走后,管内变为真空或接近真空状态。在真空中,光速最大,光的传播速度较快。因此,光线通过玻璃管的路径会变短,光程减小。
综合上述分析,答案是:A 变小。
解析
光程是光线在介质中传播的有效路径长度,计算公式为 光程 = 介质折射率 × 几何路径长度。本题的关键在于理解折射率变化对光程的影响。当玻璃管内介质从水变为空气(或真空)时,折射率降低,导致光程减小。
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光程的定义
光程不仅与实际传播路径长度有关,还与介质的折射率相关。公式为:
$L = n \cdot s$
其中,$n$ 是折射率,$s$ 是几何路径长度。 -
装满水时的光程
水的折射率 $n_{\text{水}} \approx 1.33$,此时光程为:
$L_{\text{水}} = n_{\text{水}} \cdot s$ -
抽走水后的光程
抽走水后,管内介质变为空气(或真空),折射率 $n_{\text{空气}} \approx 1$,此时光程为:
$L_{\text{空气}} = n_{\text{空气}} \cdot s$ -
比较光程变化
由于 $n_{\text{水}} > n_{\text{空气}}$,可得:
$L_{\text{空气}} < L_{\text{水}}$
因此,光程变小。