【解析】试题分析:可以假设桥的长度,分别算出运动时间,结合题中的1s求桥长,在不同介质中传播时波的频率不会变化。
【答案】 365
设在钢铁中的传播时间为,在空气中传播时间为,桥长为s。则,而
,带入得s
点睛:本题考查了波的传播的问题,知道不同介质中波的传播速度不同,当传播是的频率不会发生变化。
16. 如图,是一直角三棱镜的横截面,,,一细光束从BC边的D点折射后,射到AC边的E点,发生全反射后经AB边的F点射出。EG垂直于AC交BC于G,D恰好是CG的中点。不计多次反射。
(i)求出射光相对于D点的入射光的偏角;
(ii)为实现上述光路,棱镜折射率的取值应在什么范围?
【答案】(1)δ=60° (2)
【解析】试题分析:(1)根据题意画出光路图,根据几何关系找到出射光线与入射光线之间的夹角;
(2)要保证在E点发生全反射,则在E点的入射角要大于等于临界角C.学&科网
(ⅰ)光线在BC面上折射,由折射定律有
①
式中,n为棱镜的折射率,i1和r1分别是该光线在BC面上的入射角和折射角。光线在AC面上发生全反射,由反射定律有
i2=r2②
式中i2和r2分别是该光线在AC面上的入射角和反射角。光线在AB面上发生折射,由折射定律有
③
式中i3和r3分别是该光线在AB面上的入射角和折射角。由几何关系得
i2=r2=60°,r1=i3=30°④
F点的出射光相对于D点的入射光的偏角为
δ=(r1–i1)+(180°–i2–r2)+(r3–i3)⑤
由①②③④⑤式得
δ=60°⑥
(ⅱ)光线在AC面上发生全反射,光线在AB面上不发生全反射,有
⑦
式中C是全反射临界角,满足
⑧
由④⑦⑧式知,棱镜的折射率n的取值范围应为
⑨
故本题答案是:(1)δ=60° (2)
点睛:本题考查了几何光学,处理此类题的方法一般是正确画光路图利用几何关系求偏角,还要知道全发射的条件是什么。