A-level 物理学 (高级物理学)/折射/习题解答

1. 一束光线从一面镜子反射。它到达镜子时与法线的夹角为 70°。它的反射角是多少？

法线两侧的反射角始终相等，因此反射角为 70°。

2. 光在钻石中的速度为 1.24 x 10⁸ m/s。它的折射率是多少？

$n={\frac {v_{1}}{1.24\times 10^{8}}}$

假设参考介质中的光速为 3 x 10⁸

$n={\frac {3\times 10^{8}}{1.24\times 10^{8}}}={\frac {3}{1.24}}\approx 2.42$

3. 冰的折射率为 1.31。光在冰中的速度是多少？

$1.31={\frac {3\times 10^{8}}{v_{2}}}$

$v_{2}={\frac {3\times 10^{8}}{1.31}}\approx 2.29\times 10^{8}{\mbox{ ms}}^{-1}$

4. 一束光线穿过空气和透明材料之间的边界。折射角为 20°，入射角为 10°。该材料中的光速是多少？为什么这种材料不可能存在？

${\frac {3\times 10^{8}}{v_{2}}}={\frac {\sin {10}}{\sin {20}}}\approx 0.508$

$v_{2}\approx {\frac {3\times 10^{8}}{0.508}}\approx 5.91\times 10^{8}$

这大于真空中光速 (3 x 10⁸)，因此是不可能的。

5. 折射率为 2 的透明材料中射出的一束光的临界角是多少？

$\sin {C}={\frac {1}{2}}$

C = 30° (使用科学计算器上的 sin⁻¹ 按钮 - 这意味着“反正弦”，通常简称为反正弦或 asin)。