题目内容

【题目】如图甲所示是由某透明材料制成的横截面为正三角形的三棱镜。一束细红色光束SO从空气中射向AB面,与AB45角,经三棱镜折射后,从AC边射出,出射光线与AC边夹角也成45,求:

这种透明材料的折射率;

若用这种材料制成如图乙所示的器具,左侧是半径为R的半圆,右侧是长为4R,高为2R的长方体,一束红色光从左侧P点沿半径方向射入器具。要使光全部从器具的右端面射出,则光在器具中传播所需最长时间是多少? 已知光在空气中的传播速度为c.

【答案】n=

【解析】试题分析①根据题意作出光路图,找出入射角和折射角,根据折射定律求解折射率;②根据光路图,结合光的全反射,确定总的光程L,并根据求解时间。

①作出光路图,如图

由图可知: 光在三楼镜中的折射角r30

根据光的折射定律:

得:

②要使光从器具的右端面出射必须以全反射的方式传播,每次的入射角都大于或等于临界角,但等于临界角时路程最大,时间最长,如图所示

第一次发生全反射有:由几何关系知:

设光经N次全反射从另一个端面射出,则在长方体内的总路程为

光在材料内总路程

光在材料中的的传播速度

所以: 光在材料中最长传播的时间

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