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(09年大连24中质检)(选修3―4)(5分)半径为R的半圆柱形玻璃,横截面如图所O为圆心,已知玻璃的折射率为,当光由玻璃射向空气时,发生全反射的临界角为45°.一束与MN平面成45°的平行光束射到玻璃的半圆柱面上,经玻璃折射后,有部分光能从MN平面上射出.求
①说明光能从MN平面上射出的理由?
②能从MN射出的光束的宽度d为多少?
解析:①如下图所示,进入玻璃中的光线a垂直半球面,沿半径方向直达球心位置O,且入射角等于临界角,恰好在O点发生全反射。
光线a右侧的光线(如:光线b)经球面折射后,射在MN上的入射角一定大于临界角,在MN上发生全反射,不能射出。
光线a左侧的光线经半球面折射后,射到MN面上的入射角均小于临界角,能从MN面上射出。(1分)
最左边射向半球的光线c与球面相切,入射角i=90°折射角r=45°。故光线c将垂直MN射出(1分)
②由折射定律知(1分)
则r=45° (1分)
所以在MN面上射出的光束宽度应是
(1分)
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