Question

7．2015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）可見光中的紅光的頻率比紫光的頻率低；可見光在真空中能傳播；干涉、衍射說明光具有波動(dòng)性，偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波，從而即可求解．
（2）已知光的波長(zhǎng)，由波速公式c=λf求光的頻率．光從真空進(jìn)入水中時(shí)頻率，波速減小，由v=λf分析波長(zhǎng)的變化．
（3）①根據(jù)v=$\frac{c}{n}$求出光在玻璃中傳播的速度大�。�②根據(jù)入射角的大小，結(jié)合玻璃的折射率，通過折射定律即可求出折射角．

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)，波動(dòng)性越強(qiáng)，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，說明光具有波動(dòng)性；偏振現(xiàn)象說明光是一種橫波．故D錯(cuò)誤；
故選：AC
（2）已知光的波長(zhǎng) λ=6×10^-7m，由c=λf得：
光的頻率為：f=$\frac{c}{λ}$=$\frac{3×1{0}^{8}}{6×1{0}^{-7}}$=5×10¹⁴Hz
該光進(jìn)入水中后，頻率不變，波速減小，由v=λf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=$\frac{3×1{0}^{8}}{\sqrt{2}}$=$\frac{3\sqrt{2}}{2}$×10⁸m/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是$\frac{3\sqrt{2}}{2}$×10⁸m/s；②光線OA在AB面發(fā)生折射時(shí)的折射角是45°．

點(diǎn)評(píng) 解決本題的關(guān)鍵掌握光的折射定律和光速與折射率的關(guān)系公式v=$\frac{c}{n}$．對(duì)于紅光與紫光，要掌握它們頻率、波長(zhǎng)等物理量的關(guān)系，可結(jié)合光的色散結(jié)果記憶．