说我学习是演戏,那就直接考第一

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第357章 物理国决理论考试

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十月十五号。

早上六点半。

苏云准点醒来,睁开眼睛的那一刻,只觉得神清气爽。

今天便是CPHO考试的日子了。

上午理论考试三小时,下午实验笔试一小时。

来吧!

苏云早已准备好,内心充满期待。

洗漱时,高天华也起来了。

听了苏云提醒,他睡得很好,精神状态相当不错。

收拾完毕后,跟着苏云下楼吃了早餐。

……

宜宾楼门口。

“大家加油!”

出发前,刘主任对着江南省二十八位学生做了最后一番动员。

大巴车,载着领队和学生,前往仁大附中。

八点多。

逸夫楼前。

苏云、高天华、周乐松、阿水,一番聊天后,也到了四人分开的时间。

“天华、乐松、阿水,放松心态,全力以赴,好好考试,加油!!”

苏云看着三人,朝中央伸出一只手。

三人会意,相继搭上一只右手。

“全力以赴!”

“全力以赴!”

“全力以赴!”

“加油加油,加油!!”

……

15号考场。

苏云端坐在最角落,注意力集中在身体上,感受着自己的呼吸。

时间一秒秒过去,离考试开始越来越近。

苏云越来越放松,头脑越来越清醒。

他能轻易听到教室里任何细微声音,却丝毫不受影响,内心无比宁静!

九点,铃声响。

“考试开始!”

伴随监考老师浑厚的声音。

苏云睁开双眼,低头看向桌面。

物理的CPHO等同于数学的CMO。

全国决赛进入前五十,便能进入IPHO国家集训队,最后便是世界赛……

内心那团火焰,猛得炽烈。

“奥赛,开始吧!”

苏云毫不犹豫,拿起试卷,便快速浏览。

理论考试总分320,共七道大题。

七道大题,或40分一题,或50分一题。

三小问至六小问不等。

浏览完试卷,苏云便正式看题解答。

一、(40分)雨过天晴,空气内悬浮着大量小水滴,若阳光从背后以低角度照射,观察者便可能观察到彩虹(图1a)。有时会同时出现两条彩虹,内层彩虹称为主虹(1级虹),它来自阳光进入水滴后的一次反射;在主虹外边较暗的虹称为副虹或霓(2级虹),它来自阳光在水滴内的两次反射。光线在水滴内还可能发生三次及以上的反射,并产生相应级次的虹。在自然界通常只能观察到1级虹和2级虹,更高级的次虹可以在实验室环境下呈现。

考虑一个球形水滴,直径为102μm量级。如图1b,一根入射光线与球心确定一个平面,该平面与球形水滴表面相交形成一个圆(大圆),进入水滴的光线经折射、反射后的出射光都在此平面内。把光线在水滴内经过k(k=0,1,2,...)次反射后的出射光称为k级光,出射光相对入射光方向偏转的角度称为偏向角(见图1b)。

(1)已知入射光线在水滴外表面上的入射角为i,空气和水的折射率分别为l和n。试求k级光的偏向角θk的表达式。

(2)当一束单色平行光照射水滴时,不同入射角位置对应不同入射角(见图1c)。当入射角i变化时,k级光的偏向角θk有一极小值θkm,试求θkm及其对应的入射角ik的表达式。

(3)由于色散,不同波长的光在水中的折射率n不同。对于确定的入射角i,试求k级光偏向角θk对折射率n的变化率dθk/dn与入射角i的关系式,并求当i取第(2)问中的ik时dθk/dn|i=ik的表达式。

(4)图1c时单色平行光照射到水滴后出射的1级光示意图,在1级光偏向角极小值……

(5)透过偏振片观察彩虹,可发现彩虹的光时偏振光。设入射到水滴的光为单色自然光,出射光中s偏振……

(6)在某些条件下可观察到紧靠虹的边缘出现额外的彩色条纹,该现象称为“附属虹”,如图1d所示。试定性解释附属虹产生的原因。

不愧是国决,仅第一道题,便如此繁琐。

叙述很长,相当复杂,足有六小问。

对考生们来说,这四十分显然不是能轻易拿的。

苏云却丝毫没这种困扰。

精神极度专注下,他快速浏览完第一道题所有问题,紧接着便进入头脑风暴。

三分钟后,苏云拿起笔快速落下:

解:(1)入射角为i,设折射角为r,由折射定律sin i=nsin r ……①

光线每经过一次折射偏转的角度为(i-r),每经过一次反射偏转的角度为(π-2r),所以k级出射光的偏向角为

Θk = 2(i-r)+k(π-2r)=kπ+2i-2(k+1)r ……②

将①式代入得

Θk = kπ+2i-2(k+1)arcsin(1/n sini)……③

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