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:确定气泡在玻璃球中的位置
- 玻璃球的直径为 400mm,因此半径为 200mm。
- 一个气泡位于球心,另一个气泡位于半径的 1/2 处,即 100mm 处。
步骤 2:从第一面向第二面看
- 当从第一面观察时,位于球心的气泡看起来在球心,因为光线通过球心时不会发生折射。
- 位于 1/2 半径处的气泡,由于折射,看起来会更靠近球心。根据折射定律,光线从玻璃球进入空气时,折射角大于入射角,因此气泡看起来更靠近球心。
步骤 3:从第二面向第一面看
- 当从第二面观察时,位于球心的气泡看起来在球心,因为光线通过球心时不会发生折射。
- 位于 1/2 半径处的气泡,由于折射,看起来会更靠近球心。根据折射定律,光线从玻璃球进入空气时,折射角大于入射角,因此气泡看起来更靠近球心。
步骤 4:在水中观察
- 当在水中观察时,由于水的折射率(约为 1.33)与玻璃球的折射率(1.5)不同,气泡的位置会有所不同。
- 位于球心的气泡看起来在球心,因为光线通过球心时不会发生折射。
- 位于 1/2 半径处的气泡,由于折射,看起来会更靠近球心。根据折射定律,光线从玻璃球进入水时,折射角小于入射角,因此气泡看起来更靠近球心。
- 玻璃球的直径为 400mm,因此半径为 200mm。
- 一个气泡位于球心,另一个气泡位于半径的 1/2 处,即 100mm 处。
步骤 2:从第一面向第二面看
- 当从第一面观察时,位于球心的气泡看起来在球心,因为光线通过球心时不会发生折射。
- 位于 1/2 半径处的气泡,由于折射,看起来会更靠近球心。根据折射定律,光线从玻璃球进入空气时,折射角大于入射角,因此气泡看起来更靠近球心。
步骤 3:从第二面向第一面看
- 当从第二面观察时,位于球心的气泡看起来在球心,因为光线通过球心时不会发生折射。
- 位于 1/2 半径处的气泡,由于折射,看起来会更靠近球心。根据折射定律,光线从玻璃球进入空气时,折射角大于入射角,因此气泡看起来更靠近球心。
步骤 4:在水中观察
- 当在水中观察时,由于水的折射率(约为 1.33)与玻璃球的折射率(1.5)不同,气泡的位置会有所不同。
- 位于球心的气泡看起来在球心,因为光线通过球心时不会发生折射。
- 位于 1/2 半径处的气泡,由于折射,看起来会更靠近球心。根据折射定律,光线从玻璃球进入水时,折射角小于入射角,因此气泡看起来更靠近球心。