Question

【題目】 “光柱”是一種罕見的自然氣象景觀。在寒冷的夜里，當冰晶從云中落下形成“冰晶雨”時，地面到高空中布滿著冰晶，在燈光或自然光的照射下通過各個方向進行光的反射和折射，形成“光柱”。如圖l所示是一個半徑為R的透明“光柱”的橫截面，MN是一條直徑，O為圓心，經測得該“光柱”的折射率為，光速為c。

①如圖2所示，若有一束單色平行光沿MA方向射向“光柱”，恰有一條入射光經折射后經過N點，則求該入射光（非MN方向）線到直徑MN的距離及光在“光柱”中運動的時間；

②如圖3所示，若另有一束單色光沿垂直MN方向射向“光柱”，球心O到入射光線的垂直距離為則求這束光線從射向“光柱”到第一次射出“光柱”光線偏轉的角度。

Answer 1

【答案】①；②

【解析】①設光線P經折射后經過N點，光線如圖1所示：

根據折射定律：

在中，由幾何關系可知：

聯立解得： ，

所以

在在中，

那么。

②光線射入“光柱”后，第一次從“光柱”中射出的光路圖如圖2所示：

由幾何關系有：

由折射定律有：

解得： ，

則光線偏轉的角度。