《三、光的直線傳播》習(xí)題1

三、光的直線傳播

光是一種電磁波，能夠在真空中直線傳播。在光的傳播過(guò)程中，光線會(huì)被物質(zhì)的折射、反射等現(xiàn)象所影響。本章將圍繞光的直線傳播展開(kāi)討論，并提供一些相關(guān)習(xí)題，以加深對(duì)這一概念的理解。

1. 折射現(xiàn)象

折射是光線從一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)時(shí)發(fā)生的現(xiàn)象。當(dāng)光線由一種介質(zhì)傳播到另一種介質(zhì)時(shí)，它會(huì)發(fā)生彎曲，并且在兩種介質(zhì)的交界面上會(huì)發(fā)生折射。折射是由于光在不同介質(zhì)中的傳播速度不同導(dǎo)致的。

1.1 折射定律

折射定律是描述光線在折射過(guò)程中的行為的定律。根據(jù)折射定律，入射光線、折射光線和界面法線所在平面共面，且入射角和折射角之間滿足如下關(guān)系：

\(\frac{{\sin{θ_1}}}{{\sin{θ_2}}} = \frac{{v_1}}{{v_2}}\)

其中，θ1是光線與法線的夾角，θ2是折射光線與法線的夾角，v1和v2分別是兩種介質(zhì)中的光速。

1.2 折射角的大小

當(dāng)光線由光密介質(zhì)（光速較慢）傳播到光疏介質(zhì)（光速較快）時(shí)，折射角會(huì)大于入射角。相反，當(dāng)光線由光疏介質(zhì)傳播到光密介質(zhì)時(shí)，折射角會(huì)小于入射角。

1.3 全反射

當(dāng)光線從光密介質(zhì)射入光疏介質(zhì)時(shí)，若入射角大于臨界角，光線將無(wú)法折射出去，而發(fā)生全反射現(xiàn)象。臨界角是使得光線沿交界面方向發(fā)生折射的最大允許入射角。

習(xí)題：
1. 在空氣中垂直射入水中的光線，如圖1所示。入射角為30°，已知光在空氣中的速度為1.5×10^8 m/s，光在水中的速度為2.3×10^8 m/s，求折射角。
2. 一束入射光線在玻璃表面發(fā)生折射，角度如圖2所示。已知入射角為60°，玻璃的折射率為1.5，求折射角。
3. 一束光線由空氣射向玻璃表面，如圖3所示。已知空氣和玻璃的折射率分別為1和1.5，求臨界角的大小。

2. 反射現(xiàn)象

反射是光線與物體表面接觸并發(fā)生折射現(xiàn)象的過(guò)程。在反射中，光線不會(huì)穿透物體，而是被物體表面反射回去。反射過(guò)程中，光線的入射角和反射角之間滿足反射定律。

2.1 反射定律

根據(jù)反射定律，入射角和反射角的大小相等，且入射光線、反射光線和界面法線所在平面共面。

習(xí)題：
1. 一束入射光線以30°的角度射入鏡子，求反射光線的角度。
2. 一束入射光線以垂直于鏡子的角度射入，求反射光線的角度。
3. 一束入射光線以60°的角度射入鏡子，求反射光線的角度。

以上是關(guān)于光的直線傳播的相關(guān)習(xí)題，通過(guò)解答這些習(xí)題可以加深對(duì)光線折射和反射現(xiàn)象以及相關(guān)定律的理解。同時(shí)，通過(guò)思考和解答這些習(xí)題，還能夠訓(xùn)練邏輯思維和問(wèn)題解決能力。希望讀者能夠通過(guò)這些習(xí)題，更好地理解光的直線傳播。