如圖所示，一束截面為圓形、半徑為R的平行單色光，垂直射向一玻璃半球的上表面，經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個(gè)圓形亮區(qū)．已知玻璃半球的半徑為R，屏幕S到球心的距離為d（d＞3R），玻璃對(duì)該單色光的折射率為n，不考慮光的干涉和衍射，求屏幕上被照亮區(qū)域的半徑．
分析：作出光線在圓面上發(fā)生全反射的光路圖，結(jié)合折射定律和幾何關(guān)系求出屏幕上被照亮區(qū)域的半徑．
解答：解：設(shè)光恰好要發(fā)生全反射時(shí)的臨界光線照射到屏幕S上的E點(diǎn)到亮區(qū)中心O′點(diǎn)的距離r就是所求最大半徑，如圖所示．設(shè)臨界角為θC，有

sinθC=
1
n

又OF=
R
cosθC

O′E=（d-OF）cotθC
解得r=O′E=d
n2-1
-nR．
答：屏幕上被照亮區(qū)域的半徑為d
n2-1
-nR．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了光的折射定律和全反射知識(shí)，對(duì)數(shù)學(xué)幾何能力的要求較高，需加強(qiáng)這方面的訓(xùn)練．
練習(xí)冊(cè)系列答案
相關(guān)習(xí)題

科目：高中物理 來源： 題型：

（2006?深圳二模）如圖所示，一束截面為圓形（半徑R）的平行白光垂直射向一玻璃半球的平面，經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個(gè)圓形彩色亮區(qū)．已知玻璃半球的半徑為R，屏幕S至球心的距離為D（D＞4R），不考慮光的干涉和衍射，試問：
（1）在屏幕S上形成的圓形亮區(qū)的最外側(cè)是什么顏色？
（2）若玻璃半球?qū)Γ?）中最外側(cè)色光的折射率為n，請(qǐng)你求出圓形亮區(qū)的最大半徑．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，一束截面為圓形（半徑R）的平行單色光垂直射向一玻璃半球的平面，經(jīng)折射后在屏幕P上形成一個(gè)圓形亮區(qū)．已知玻璃半球的直徑為d=0.1米，屏幕p至球心的距離為s=0.4米，不考慮光的干涉和衍射，若玻璃半球?qū)紊獾恼凵渎蕿閚=
2
，求圓形亮區(qū)的半徑．

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科目：高中物理 來源： 題型：

如圖所示，一束截面為圓形（半徑R=1m）的平行紫光垂直射向一半徑也為R的玻璃半球的平面，經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個(gè)圓形亮區(qū)．屏幕S至球心距離為D=(
2
+1)m，不考慮光的干涉和衍射，試問：
①若玻璃半球?qū)ψ仙獾恼凵渎蕿?span dealflag="1" class="MathJye" mathtag="math" style="whiteSpace:nowrap;wordSpacing:normal;wordWrap:normal">n=
2
，請(qǐng)你求出圓形亮區(qū)的半徑．
②若將題干中紫光改為白光，在屏幕S上形成的圓形亮區(qū)的邊緣是什么顏色？

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科目：高中物理 來源： 題型：

（2012?丹東模擬）[物理--選修3-4]
34-1．一列簡(jiǎn)諧波沿x軸正方向傳播，某時(shí)刻波形圖如圖甲所示，a、b、c、d是波傳播方向上的四個(gè)振動(dòng)質(zhì)點(diǎn)的平衡位置．如再過
3
2
個(gè)周期，其中某質(zhì)點(diǎn)繼續(xù)振動(dòng)的圖象如圖乙所示，則該質(zhì)點(diǎn)是
A．a(chǎn)處質(zhì)點(diǎn)    B．b處質(zhì)點(diǎn)
C．c處質(zhì)點(diǎn)    D．d處質(zhì)點(diǎn)

34-2．如圖所示，一束截面為圓形（半徑R=1m）的平行紫光垂直射向一半徑也為R的玻璃半球的平面，經(jīng)折射后在屏幕S上形成一個(gè)圓形亮區(qū)．屏幕S至球心距離為D=（
2
+1）m，不考慮光的干涉和衍射，試問：

①若玻璃半球?qū)ψ仙獾恼凵渎蕿閚=
2
，請(qǐng)你求出圓形亮區(qū)的半徑．
②若將題干中紫光改為白光，在屏幕S上形成的圓形亮區(qū)的邊緣是什么顏色？

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