Question

如圖15－9所示，在清澈平靜的水底，抬頭向上觀察，會看到一個十分有趣的景象：

圖15－9

(1)水面外的景物(藍天、白云、樹木、房屋)，都呈現(xiàn)在頂角θ＝97.6°的倒立圓錐底面的“洞”內(nèi)；

(2)“洞”外是水底的鏡像；

(3)“洞”邊呈彩色，且七色的順序為內(nèi)紫外紅。試分析上述水下觀天的奇異現(xiàn)象。

 

Answer 1

【答案】

見解析

【解析】1)水面外的景物射向水面的光線，凡入射角0≤i≤90°時，都能折射入水中被人觀察到(如圖所示)。根據(jù)折射定律，在i＝90°的臨界角條件下

n＝，sinr＝＝＝sinC。

因為水的臨界角C＝48.8°，所以，倒立圓錐的頂角為θ＝2r＝2C＝97°。

(2)水底發(fā)出的光線，通過水面反射成虛像，也可以在水下觀察到，但是由于“洞”內(nèi)有很強的折射光，所以只有在“洞”外才能看到反射光(尤其是全反射光)形成的水底鏡像。

(3)光線從空氣中折射入水中時，要發(fā)生色散現(xiàn)象：紅光的折射率最小，偏向角最小；紫光的折射率最大，偏向角最大。因為眼睛感覺光線是沿直線傳播的，所以從水中看到的彩色“洞”邊，是內(nèi)紫外紅(如圖所示)。

思路分析：運用折射定律解決生活中實際存在的問題，面外的景物射向水面的光線，凡入射角0≤i≤90°時，都能折射入水中被人觀察到，水底發(fā)出的光線，通過水面反射成虛像，也可以在水下觀察到，但是由于“洞”內(nèi)有很強的折射光，所以只有在“洞”外才能看到反射光(尤其是全反射光)形成的水底鏡像。光線從空氣中折射入水中時，要發(fā)生色散現(xiàn)象：紅光的折射率最小，偏向角最小；紫光的折射率最大，

試題點評：本題綜合考查了折射定律以及全反射定律，