题目内容
一玻璃三棱镜,其截面为等腰三角形,顶角θ为锐角,折射率为
。现在横截面内有一光线从其左侧面上半部射入棱镜。不考虑棱镜内部的反射。若保持入射线在过入射点的法线的下方一侧(如图),且要求入射角为任何值的光线都会从棱镜的右侧面射出,则顶角θ可在什么范围内取值?



设入射光线经玻璃折射时,入射角为I,折射角为r,射至棱镜右侧面的入射角为
。
根据折射定律有
①
由几何关系得:
②③④
当
时,由①式知
,
有最大值
(如图)

由②式得,
③
同时应小于玻璃对空气的全反射临界角,
即
由①②③④式和题给条件可得,棱镜顶角
的取值范围为

根据折射定律有

由几何关系得:

当





由②式得,

同时应小于玻璃对空气的全反射临界角,
即

由①②③④式和题给条件可得,棱镜顶角



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