光的传播_知识点_例题详解(15)

2021-04-06 05:14

1.在灯光与墙之间用手作动作,在墙上出现动作的手影的像,它的形成说明______.2.光在真空中的传播速度是______米/秒.光在水中的速度________光在空气中的速度(选填“大于”、“小于”或“等于”).

的高空,空气气体分子特别稀薄,散射作用已完全消失,天空也会变得暗淡.

同样道理,旭日初升或日落西山时,直接从太阳射来的光所穿过的大气层厚度,比正午时直接由太阳射击来的光所穿过的大气层厚度要厚得多.太阳光在大气层中传播的距离越长,被散射掉的短波长的蓝光就越多,长波长的红光的比例也显著增多.最后到达地面的太阳光,它的红色万分也相对增加,因此,才会出现满天红霞和血红夕阳.实际上,发光的太阳表面的颜色却始终没有变化.

现象三:光在大气中的折射

光在到达密度不同的两层大气的分界面时,会发生光的折射.气象学告诉我们,空气的密度的大小主要受气压和气温两个条件的影响.气压指得是单位面积空气柱的重量.大气层包围在地球表面,因此在大气层的低层气压较高,越向上气压越低.气压高则空气密度大,气压低则空气密度小.因此,正常情况下,总是贴近地面的空气密度最大,越向上空气密度越小.温度对空气密度的影响和气压则刚好相反.气温越高,空气的体积越膨胀,空气的密度越小;温度越低,空气收缩,则空气的密度变大.一般越接近地面温度越高(逆温层是个例外). 根据实测所得,在大多数情况下,温度的上下差别不是太大,而气压上下的差别却很显著,因此气压对空气密度的垂直分布所产生的影响远比气温的影响大,这就使得空气密度经常是越向上越小的(当然减小的情况并不是一成不变的).

由于地球上空气的密度随高度的变化,折射率随密度减小而正比例地减小,因此光在大气中传播时,通过一层层密度不同的大气,在各层的分界面处会发生折射,使光线不沿直线传播而是变弯曲,这样当太阳和其他星体的光线进入大气以后,光线就会拐弯,这种现象称天文折射,这使在地面观测得的天体视位置S'比实际位置S高.

【例9】假设地球表面不存在气层,那么人们观察到日出时刻与实际存在大气层的情况相比( )

A、将提前 B、将延后

C、在某些地区将提前,在另一些地区将延后 D、不变

分析:注意到大气层不均匀的特性

解答:由几何光学知识可知,有大气层时,由于地表大气层不均匀,太阳光线经

大气折射后向下弯曲,如图所示,地球上观察者看到日出的太阳要比实际位置高,

也就是当太阳还在地平线以下时就可以看到太阳的像;而没有大气层时,太阳光线沿直线传播,当太阳在地平线以下时是看不到太阳的。故有大气层时可提前看到日出。

二.光的色散问题的分析

【例10】abc为全反射棱镜,它的主截面是等腰直角三角形,如图23-3所示。一

束白光垂直入射到ac面上,在ab面上发生全反射,若光线入射点O的位置不变,改变光线的入射方向(不考虑bc面反射的光线)( )

A、使入射光线按图所示的顺时针方向逐渐偏转,如果有色光射出ab面,则红光

将首先射出。

B、使入射光按图中所示的顺时针方向逐渐偏转,如果有色光射出ab面,则紫光将首先射出

C、使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转,红光将首先射出ab面

D、使入射光按图中所示的逆时针方向逐渐偏转,紫光将首先射出ab面

解答:白光是由红到紫七种色光组成,同一种介质对它们的折射率,从红光到紫光逐渐增大。从同一介质射向空气发生全反射的临界角不同。由公式sinC 1,n越小,C越大。红光n

折射率最小,则临界角最大。光垂直入射ac面,在ab面发生全反射,则临界角c≤45°,紫光折射率最大,则临界角最小。当入射光沿顺时针方向偏转时,通过ac

面折射后,射到


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