作业帮一道高中物理光学题,有疑问.回答满意加10分
来源：学生作业帮 编辑：作业帮 分类：物理作业 时间：2024/07/17 07:24:07
一道高中物理光学题,有疑问.回答满意加10分
如图一,折射率为根号2的材料构成的半圆柱,其主截面如图.沿半径方向由空气射入光线a射到圆柱的平面后,光线b和c分别是他的反射光线和折射光线,光线a沿平面的夹角为60°.若圆柱绕垂直于纸面过圆心O的轴转过15°（光线a与圆柱平面夹角减少15°）,而光线a不动.则（ ）
A、光线b将偏转15° B、光线b将偏转30° C、光线c将偏转30° D、光线c将偏转45°
老师讲的答案是B和C.但我觉得C不对,这时应没有折射光线,理由如下：
圆柱偏转15°以后,入射角是45°.但介质的折射率是根号2,也就是说
临界角是45°,根据书上的定义：当入射角达到一定角度,使折射角达到90°时,折射光线消失,只剩下反射光,这种现象叫全反射,这时的入射角叫临界角（如图二）
但老师和同学说C是对的,老师说这时折射光沿着界面继续传播.同学说书上的临界角公式是按照当折射角接近90°时导出的（如图三）.我反驳他们的观点如下
1、如果折射光线真的沿着界面传播.那么当光线沿着界面射入时,是应该俺这界面直线传播呢?还是折射进入介质里呢?如果进入介质,在哪点折射呢?显然不符合“在光的折射中,光路是可逆的”
2、接近90°不等于90°
到底谁对谁错呢?
实际上 光路可逆原理 以及你们现在学的全反射等等都是几何光学 研究的现象都是远远大于波长尺寸的,以后学习更深的物理就会学到,实际上光是一种波,在界面上发生全反射时并不是真正的全部都反射,而仍然有所谓的折射部分,只不过折射波是指数衰减的,我们成为倏逝波,所以你所说的光线c是仍然存在的.
而你所说的逆光路情况是一种边界极限情况,也是远大于波长尺寸的几何光学,在波的情况下讨论就会是另一种结果了,举例来说,实际中你入射光肯定是在界面上或者下的.
不过你会想这么多已经挺厉害的了,有些东西现在学的都是简化的,以后有兴趣深入的话就会不一样的.
再问： 那光线c还是折射光线吗？如果是的话是不是和书上的定义冲突吗？（我们老师就是光线c是折射光）还有“光路可逆原理 以及你们现在学的全反射等等都是几何光学 研究的现象都是远远大于波长尺寸的”什么意思？
再答： 仍然是折射光线，也仍然存在，只不过衰减的很快。 大于波长尺寸的意思就是说如果在微观的角度上来说 因为光也是一种波
再问： 那光路为什么不可逆了呢？？
再答： 仍然可逆啊，只不过你说的沿界面入射，这在实际中不可能啊，你要么在界面上，要么在界面下
再问： 如果真能做到在界面入射呢？还有衰减的很快能通过实验做出来吗？
而你所说的逆光路情况是一种边界极限情况,也是远大于波长尺寸的几何光学,在波的情况下讨论就会是另一种结果了,举例来说,实际中你入射光肯定是在界面上或者下的.
不过你会想这么多已经挺厉害的了,有些东西现在学的都是简化的,以后有兴趣深入的话就会不一样的.
再问： 那光线c还是折射光线吗？如果是的话是不是和书上的定义冲突吗？（我们老师就是光线c是折射光）还有“光路可逆原理 以及你们现在学的全反射等等都是几何光学 研究的现象都是远远大于波长尺寸的”什么意思？
再答： 仍然是折射光线，也仍然存在，只不过衰减的很快。 大于波长尺寸的意思就是说如果在微观的角度上来说 因为光也是一种波
再问： 那光路为什么不可逆了呢？？
再答： 仍然可逆啊，只不过你说的沿界面入射，这在实际中不可能啊，你要么在界面上，要么在界面下
再问： 如果真能做到在界面入射呢？还有衰减的很快能通过实验做出来吗？