题目内容
【题目】如图所示,一个三棱镜的截面为等腰直角△ABC,腰长为a,∠A=90°。一束细光线沿此截面所在平面且平行于BC边的方向射到AB边上的中点,光进入棱镜后直接射到AC边上,并刚好能发生全反射。已知真空中的光速为c,试求:
(i)该棱镜材料的折射率n;
(ii)光从AB边到AC边的传播时间t。
【答案】(1) (2)
【解析】【试题分析】作出在AC面恰好发生全反射时的光路图,结合折射定律并抓住AB面的折射角与AC面入射角之和为90°求解该棱镜材料的折射率;由几何关系求出光子AB与AC之间传播的距离,然后结合求出光在介质中的速度,最后由x=vt即可求出时间.
(1)设光从AB边射入时折射角为α,射到AC面上N点时入射角为,光路如图:
根据折射定律:
得: ①
光在AC边上恰好发生全反射: ②
又由几何关系:α+β=90°
则sin2α+sin2β=1 ③
将①②代入③解得:
(2)由图中几何关系可得M、N间距:
由①可得:
用v表示光在棱镜内传播的速度:
光从AB边到AC边的传播时间:
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