7.圖(一)是我國宇航員王亞平太空講課時“玩水球”,水滴在完全失重環境下成為一透明的圓球,當太陽光照射到“水球”上時,光會被折射和反射而產生彩虹。如圖(二)為某均勻透明球狀液滴的截面圖,圓心O在球心上。球直徑為R。一束光從空中(看作真空)平行半徑AOB射到圓上的C點,入射角i=60°,該光射入球內經過一次反射后從D點再度平行AOB折射向空中。C、D兩點到AOB的距離相同。
(1)補充完整液滴內的光路圖,求出液滴對該光的折射率n;
(2)該光從C點射入液滴經一次反射從D點射出在液滴內傳播的時間t。(光在真空中的傳播速率為c)
9.玉石文化在我國源遠流長,祖母綠項鏈仍然以來都深受人們的喜愛。玉石的折射率是鑒別玉石的重要根據之一,某位朋友想親自鑒別一下家里的一塊環型瑪瑙吊墜,他將項鏈平置于水平桌面上,過環心的橫截面如圖所示(俯瞰圖),內圓的直徑為r。圖中AB是過環心O的一條直線全反射的條件,該朋友用激光筆發出一細光束平行于AB射入項鏈,調整光束與AB的距離d,使光束折射后在二環面上剛好發生全反射(不考慮多次折射和反射)。
(1)畫出光的傳播光路圖(要標明法線);
(2)求此時入射光束離AB的距離與內圓直徑的比值
。
2.某種透明材料制成的空心圓球直徑是管徑的兩倍,其過球心的某截面(在紙面內)如圖所示,一束單色光(在紙面內)從外球面上A點射入,入射角為45°時,光束經折射后剛好與內球面相切于B點。已知真空中的光速為c,下述剖析正確的是()
A.該光在該透明材料中的傳播速率
B.該光束從A點入射,若剛好在內球面上發生全反射,則入射角為i=30°
C.該光束從A點入射時,入射角不論多大都不會在外球面上發生全反射
D.若用頻度更高的單色光照射,光在透明材料中的傳播速率可能為
10.光纖通訊的主要優點是容量大、衰減小、抗干擾性強,載有聲音、圖像以及各類數字訊號的激光從光纖的一端輸入,衣服就可以順著光纖傳到千里之外的另一端,實現光纖通訊。如圖所示全反射的條件,某光纖內芯直徑為a,折射率為n,傳遞的訊號從光纖軸線上的O掃射向光纖。為保證射入光纖的光訊號在傳輸過程中發生全反射,O點到光纖錐面的距離必須小于某個值。
(1)若該光纖長為L,求光在該光纖中傳播的最短時間;
(2)若該光纖內芯直徑
,
,假定光訊號在其中傳輸時相對外套的臨界角為53°,求O點到光纖錐面距離的最小值(已知
,
,
)。