Question

8．2015年12月，中國(guó)“可見光通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”獲得重大突破-可見光通信的實(shí)時(shí)通信速率已經(jīng)提高至50Gbps，相當(dāng)于0.2s即可下載一部高清電影．
（1）關(guān)于可見光，下列說(shuō)法正確的是AC
A．可見光中的紅光比紫光的頻率低
B．可見光不能在真空中傳播
C．可見光波長(zhǎng)越長(zhǎng)，越容易發(fā)生衍射
D．可見光能發(fā)生光的干涉和衍射現(xiàn)象，說(shuō)明光是橫波
（2）真空中一束波長(zhǎng)為6×10^-7m的可見光，頻率為5×10¹⁴Hz，已知光在真空中的速度為3×10⁸m/s．該光進(jìn)入水中后，其波長(zhǎng)與真空中的相比變短（選填“長(zhǎng)”或“短”）．
（3）可見光通信是利用LED燈的光線實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)的新型高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)．如圖所示，ABCD是LED閃光燈的圓柱形封裝玻璃體，其橫截面的直徑AB=d，厚度AD=$\frac{\sqrt{3}}{2}$d．LED燈（可視為點(diǎn)光源）固定在玻璃體CD面的圓心O．玻璃體的折射率為$\sqrt{2}$，光在真空中的傳播速度為c．求：
①光在玻璃體中傳播的速度； 
②光線OA在AB面發(fā)生折射時(shí)的折射角．

Answer 1

分析 （1）可見光中的紅光比紫光的頻率低；干涉、衍射說(shuō)明光具有波動(dòng)性，偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種橫波；
（2）根據(jù)頻率與波長(zhǎng)之間的關(guān)系即可求出頻率；根據(jù)n=$\frac{c}{v}$求出水中光的波長(zhǎng)；
（3）①根據(jù)v=$\frac{c}{n}$求出光在介質(zhì)中傳播的速度大�。�
②根據(jù)入射角的大小，結(jié)合玻璃的折射率，通過(guò)折射定律即可求出．

解答 解：（1）A．根據(jù)可見光中光的頻率的排列順序可知，可見光中的紅光比紫光的頻率低．故A正確；
B．可見光屬于電磁波，能在真空中傳播．故B錯(cuò)誤；
C．可見光波長(zhǎng)越長(zhǎng)，越容易發(fā)生明顯衍射．故C正確；
D．可見光能發(fā)生光的干涉和衍射現(xiàn)象，說(shuō)明光具有波動(dòng)性；偏振現(xiàn)象說(shuō)明光是一種橫波．故D錯(cuò)誤；
故選：AC
（2）真空中一束波長(zhǎng)為6×10^-7m的可見光，頻率為：$γ=\frac{c}{λ}$=$\frac{3.0×1{0}^{8}}{6×1{0}^{-7}}=5×1{0}^{14}$Hz，
該光進(jìn)入水中后，根據(jù)波長(zhǎng)與折射率的關(guān)系n=$\frac{c}{v}$=$\frac{{λ}_{0}}{λ}$可知，其波長(zhǎng)與真空中的相比變短；
（3）①根據(jù)v=$\frac{c}{n}$得，v=$\frac{3×1{0}^{8}}{\sqrt{2}}=\frac{3\sqrt{2}}{2}×1{0}^{8}m/s$．
（2）由題圖可知，$DO=\frac{1}{2}AB=\frac{1}{2}d$
所以入射角的正切：$tanr=\frac{OD}{AD}=\frac{\frac{1}{2}d}{\frac{\sqrt{3}}{2}d}=\frac{\sqrt{3}}{3}$
所以：r=30°
根據(jù)折射定律知，n=$\frac{sini}{sinr}$
所以：sini=n•sinr=$\sqrt{2}×\frac{1}{2}=\frac{\sqrt{2}}{2}$
所以折射角：i=45°
故答案為：（1）AC； （2）5×10¹⁴；短
（3）①光在玻璃體中傳播的速度為$\frac{3\sqrt{2}}{2}×1{0}^{8}m/s$．
（2）光線OA在AB面發(fā)生折射時(shí)的折射角為45°．

點(diǎn)評(píng) 該題考查光的折射，解決本題的關(guān)鍵掌握光的折射定律n=$\frac{sinα}{sinβ}$，以及n=$\frac{c}{v}$．