如图所示,在清澈平静的水底,抬头向上观察,看到一个十分有趣的景象: (1)水面外的景物(蓝天、白云、树木、房屋),都呈现在顶角θ=97.6°的倒立圆锥底面的“洞

如图所示,在清澈平静的水底,抬头向上观察,看到一个十分有趣的景象: (1)水面外的景物(蓝天、白云、树木、房屋),都呈现在顶角θ=97.6°的倒立圆锥底面的“洞

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如图所示,在清澈平静的水底,抬头向上观察,看到一个十分有趣的景象:
(1)水面外的景物(蓝天、白云、树木、房屋),都呈现在顶角θ=97.6°的倒立圆锥底面的“洞”内;
(2)“洞”外是水底的镜像;
(3)“洞”边呈彩色,且七色的顺序内紫外红。
试分析上述水下观天的奇导现象。
答案
解:(1)水面外的景物射向水面的光线,凡入射角0≤i≤90°时,都能折射入水中被人观察。根据折射定律,在i=90°的临界条件下
因为水的临界角C=48.8°,所以,倒立圆锥的顶角为θ=2r=2C=97.6°
(2)水底发出的光线,通过水面反射成虚像,也可以在水下观察到,但是由于“洞”内有很强的折射光,所以只有在“洞”外才能看到反射光(尤其是全反射光)形成的水底镜像
(3)光线从空气中折射入水中时,要发生色散现象:红光的折射率最小,偏向角最小;紫光的折射率最大,偏向角最大。因为眼睛感觉光线是沿直线传播的,所以从水中看到的彩色“洞”边,是内紫外红(如图所示)
举一反三
夏天海面上,下层空气的温度比上层低,我们设想海面上的空气是由折射率不同的许多水平气层组成的,远处的景物发出的光线由于不断被折射,越来越偏离原来的方向,以致发生全反射。人们逆着光线看去就出现了蜃景,如图所示,则下列说法中正确的是
[     ]
A.海面上,上层空气的折射率比下层空气的折射率要小
B.海面上,上层空气的折射率比下层空气的折射率要大
C.A是蜃景,B是景物
D.A是蜃景,A是景物
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不定项选择如图所示,直角三角形ABC为一透明介质制成的三棱镜截面,且∠BAC=30°,有一束平行光线垂直射向AC面,已知这种介质的折射率为n>2,则(   )

A.可能有光线垂直AB边射出
B.光线只能从BC边垂直射出
C.光线只能从AC边垂直射出
D.一定既有光线垂直BC边射出,又有光线垂直AC边射出
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不定项选择已知某玻璃对蓝光的折射率比对红光的折射率大,则两种光(   )A.在该玻璃中传播时,蓝光的速度较大
B.以相同的入射角从空气斜射入该玻璃中,蓝光折射角较大
C.从该玻璃中射入空气发生全反射时,红光临界角较大
D.用同一装置进行双缝干涉实验,蓝光的相邻条纹间距较大
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不定项选择如图所示,空气中有一折射率为的玻璃柱体,其横截面是圆心角为90°、半径为R的扇形OAB。一束平行光平行于横截面,以45°入射角照射到OA 上,OB不透光。若只考虑首次入射到圆弧AB上的光,则AB上有光透出部分的弧长为(   )

A.πR/6
B.πR/4
C.πR/3
D.2πR/15
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不定项选择下图是一个圆柱体棱镜的截面图,图中E、F、G、H将半径OM分成5等份,虚线EE1、FF1、GG1、HH1平行于半径ON,ON边可吸收到达其上的所有光线。已知该棱镜的折射率n=,若平行光束垂直入射并覆盖OM,则光线(   )

A.不能从圆弧NF1射出
B.只能从圆弧NG1射出
C.能从圆弧G1H1射出
D.能从圆弧H1M射出
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