Question

由透明介質制成的厚壁容器，其橫截面為圓環形，介質的折射率n=

2

，內徑r=6cm，外徑是內徑的

3

倍，如圖所示．一細束光沿AB方向射人容器，入射角θ₁=45°，光在空氣中的傳播速率約取3×10⁸m/s，求這束光從射入到第一次射出透明介質所用的時間是

5.7×10^-10m/s

．

Answer 1

分析：利用折射定律求折射角，畫出光路圖，由全反射的條件，判斷是否發生全反射，求出光在該介質中的速度，利用運動學知識求時間．

解答：解：從外筒壁入射，設折射角為θ2，由n=

sinθ1

sinθ2

，
可得：θ₂=30°
射到內壁界面P處，設入射角為θ₃，在△OPB中，根據正弦定理，

OP

sinθ2

=

OB

sin∠OPB

，可得∠OPB=120°，
則θ₃=60°，
由于臨界角C=arcsin

1

n

=45°，
在內壁界面處會發生全反射，再次射到外壁界面
處，根據對稱性可判斷此處的入射角等于θ₂，不
會發生全反射，可以從介質中射出．
由數學關系可得，BP=PQ=r=6cm，
在介質中的光速，v=

c

n

則該光束從射入到第一次射出該介質所用的時間t=

BP+PQ

v

=4

2

×10-10m/s≈5.7×10-10m/s
故答案為：5.7×10^-10m/s

點評：本題考查了折射、全反射的知識，能正確利用幾何知識是解決此類問題的關鍵．