题目内容
【题目】如图所示为一玻璃工件的截面图,上半部ABC为等腰直角三角形,∠A =90°,BC边的长度为2R,下半部是半径为R的半圆,O是圆心,P、Q是半圆弧BDC上的两个点,AD、BC垂直相交于O点。现有一束平行于AD方向的平行光射到AB面上,从A点射入玻璃的光射到P点,已知圆弧BQ与QD的长度相等,圆弧CP长度是DP长度的2倍。
(i)求玻璃的折射率n;
(ii)通过计算判断经AB面折射后第一次射到Q点的光是否能够射出玻璃工件。
【答案】(i)(ii)第一次射到圆弧Q点光不能射出玻璃工件。
【解析】
(i)过A点做AB面的法线,连接AP,连接OP,设从A点射入玻璃的光的入射角为i,折射角为r,则
i=45°
设OP与AD夹角为θ1,由于圆弧CP长度是DP的2倍,则
设AP与AD夹角为θ2,由于△ABC为等腰直角三角形,则OA=OP=R,所以△AOP是等腰三角形,则
n=
解得
(ii)设玻璃的临界角为C,则
解得C=45°
做射到圆弧上Q点光线FQ,连接OQ,设FQ与BC的夹角为θ3,FQ与OQ的夹角θ4,因为圆弧BQ与QD的长度相等,所以
因为所有入射光平行,所以所有折射光线平行,则
由于C ,所以第一次射到圆弧Q点光不能射出玻璃工件。
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