题目内容
【题目】如图,三角形AOB为等腰直角三棱镜的横截面,以OA、OB为轴建立直角坐标系xOy,OA=OB=L,棱镜的折射率为n=。一束平行于斜边AB的平行光从OB边射入。光透过棱镜只考虑一次内部反射。
(1)求距离O点多远的入射光刚好从A点射出;
(2)部分光将会从OA边以平行于AB边的方向射出,这部分透射光在垂直于光线方向的宽度。(已知sin15°=,cos15°=)
【答案】(1)L(2)L
【解析】
(1)作出光路图,根据折射定律求出sini与sinr之间的定量关系,由三角函数关系求出即可.
(2)由于题目平行于AB的方向入射,平行于AB的方向出射,光线在AB中的传播具有一定的对称性,结合该对称性与光路图,以及相应的几何关系即可求出.
(1)设光线从C点射入刚好从A点射出,入射角与折射角分别为α和β,由折射定律知:
所以:
所以:β=30°
所以:OC=AOtan30°=L
(2)根据题意光线经过AB边全反射后从OA边AE段射出,结合光路图可知,BC之间的光线能经AB全反射后从AO之间射出.设光线宽度为d,由几何关系可知,光射到AB界面上后的入射角:γ=90°-[180°-45°-(90°+β)]=75°
而光在介质中的临界角为C,有:,所以C=45°<75°
光线在AB的界面上发生全反射,BC的宽度为:BC=OBOC=LL
根据光路可逆可得:AE=BC=LL
光线的宽度为:d=AEsin45°= L
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