Question

[物理--選修3-4]
（1）如圖所示，在均勻介質(zhì)中的一條直線上的兩個(gè)振源A、B相距6m，振動(dòng)頻率相等．t₀=0時(shí)刻A、B開(kāi)始振動(dòng)，且都只振動(dòng)一個(gè)周期，振幅相等，A的振動(dòng)圖象為（甲），B的為（乙）．若由A向右傳播的機(jī)械波與由B向左傳播的機(jī)械波在t₁=0.3s時(shí)恰好相遇，則下列判斷正確的是

 

：
A．兩列波在A、B間的傳播速度大小均為10m/s
B．兩列波的波長(zhǎng)都是4m
C．在兩列波相遇過(guò)程中，中點(diǎn)C為振動(dòng)加強(qiáng)點(diǎn)
D．t₂=0.5s時(shí)刻B點(diǎn)經(jīng)過(guò)平衡位置且振動(dòng)方向向下

（2）如圖2所示，為某種透明介質(zhì)的截面圖，△AOC  為等腰直角三角形，BC為半徑R=10cm的四分之一圓弧，AB與水平屏幕MN垂直并接觸于A點(diǎn)．由紅光和紫光兩種單色光組成的復(fù)色光射向圓心O，在AB分界面上的入射角i=45°，結(jié)果在水平屏幕MN上出現(xiàn)兩個(gè)亮斑．已知該介質(zhì)對(duì)紅光和紫光的折射率分別為n1=

2 3

3

，n2=

2

．①判斷在AM和AN兩處產(chǎn)生亮斑的顏色；②求兩個(gè)亮斑間的距離．

Answer 1

分析：（1）兩列波的頻率相同，則兩列波在同一種介質(zhì)中的傳播速度相同；則由題意可知波的速度；由波速、波長(zhǎng)及頻率的關(guān)系可得出波長(zhǎng)；由波的疊加可知C點(diǎn)的振動(dòng)性質(zhì)；
（2）①由全反射可知紅光與紫光的臨界角，則可判斷是否能發(fā)生全反射，則可得出兩光點(diǎn)的性質(zhì)；②由折射定律及幾何知識(shí)可求得兩光斑的距離．

解答：解：（1）A、兩列波頻率相同，在同一種介質(zhì)中傳播的速度相同，則波速v=

6m

2×0.3s

=10m/s；故A正確；
B、由v=

λ

T

可知，兩波的波長(zhǎng)為λ=vT=2m，故B錯(cuò)誤；
C、兩波在中心點(diǎn)相遇時(shí)，甲向上振動(dòng)，乙向下振動(dòng)，故兩波的振動(dòng)相互抵消，故C錯(cuò)誤；
D、經(jīng)0.5s，甲波傳播的距離x=vt=5m，AB相距6m，故甲的波尚未傳到B點(diǎn)，而此時(shí)B的波已傳出，故此時(shí)B點(diǎn)不會(huì)振動(dòng)，故D錯(cuò)誤；
故選A；
（2）
①設(shè)紅光和紫光的臨界角分別為C₁、C₂，
sinC₁=

1

n1

=

3

2

，
C₁=60°，同理C₂=45°，
i=45°=C₂＜C₁，
所以紫光在AB面發(fā)生全反射，而紅光在AB面一部分折射，一部分反射，且由幾何關(guān)系可知，反射光線與AC垂直，所以在AM處產(chǎn)生的亮斑P₁為紅色，在AN處產(chǎn)生的亮斑P₂為紅色與紫色的混合色
②畫(huà)出如圖光路圖，設(shè)折射角為r，兩個(gè)光斑分別為P₁、P₂根據(jù)折射定律
n₁=

sinγ

sini

求得sinr=

6

4

由幾何知識(shí)可得：tanr=

R

AP1

，
解得AP₁=5

2

cm
由幾何知識(shí)可得△OAP₂為等腰直角三角形，
解得AP₂=10cm
所以P₁ P₂=（5

2

+10）cm
P₁、P₂的距離為5

2

+10cm．

點(diǎn)評(píng)：本題考查光的折射及機(jī)械波的相關(guān)知識(shí)，兩內(nèi)容均為3-4中的重點(diǎn)內(nèi)容，要求能熟練做出光路圖，并能正確應(yīng)用幾何關(guān)系求解．