Question

如圖所示，固定在轉(zhuǎn)臺(tái)上的激光器發(fā)出一細(xì)光束，轉(zhuǎn)臺(tái)在折射率為

2

的液體中按照?qǐng)D中箭頭所示方向勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，使激光束在豎直平面內(nèi)掃描，掃描一周（轉(zhuǎn)過(guò)360°）的時(shí)間為32s．當(dāng)激光束在液體和空氣界面發(fā)生全反射時(shí)，觀察者在液面上方無(wú)法觀察到激光束．求
（1）光發(fā)生全反射的臨界角；
（2）通過(guò)分析、計(jì)算說(shuō)明在激光束轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)間內(nèi)，觀察者在液面上方可觀察到激光束的時(shí)間．

Answer 1

（1）設(shè)光由這種液體射向空氣發(fā)生全反射的臨界角為C，
根據(jù)sinC=

1

n

，有
sinC=

2

2

代入數(shù)據(jù)解得：C=45°
（2）由于光從液體射向空氣發(fā)生全反射的臨界角為45°，所以激光束照射到達(dá)圖1中AB范圍光不發(fā)生全反射，
此階段觀察者在液面上方觀察者可觀察到激光束．
設(shè)在激光束轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)間（T）內(nèi)，觀察者在液面上方觀察到激光束的時(shí)間為t，
由圖可知t=

90°

360°

T=

1

4

T=8.0s
答：（1）光發(fā)生全反射的臨界角為45°；
（2）通過(guò)分析、計(jì)算說(shuō)明在激光束轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)間內(nèi)，觀察者在液面上方可觀察到激光束的時(shí)間8s．