题目内容

【题目】如图所示,一束平行于等腰三棱镜横截面ABC的红光以角度45°从真空射向O点,偏折后折射光线恰好到达AB的中点P(图中未画出),已知OBC边的中点,=22.5°,BC边长为2L,光在真空中的速度为c,求:

(1)三棱镜的折射率n及红光从射入到射出三棱镜所用的时间;

(2)若入射光改为紫光,则紫光射出三棱镜的位置是在红光出射位置的上方还是下方?

【答案】(1) (2)出射点在红光出射位置的上方

【解析】(1)红光在三棱镜中传播的光路图由几何关系知折射光线OP为等腰三角形的中位线,得折射角 r==22.5°

根据光的折射定律

n = 2 cos=1. 84

折射光线到达P点,与法线的夹角由三角形几何关系知

由光的全反射定律 :sinC=0.54

求得临界角,故光束在P点发生全反射

由几何关系可知P点的反射光线垂直AC边射出,

设出射点为M,则光束在三棱镜中传播的路程 S=OP + PM=

红光在三棱镜中的速度

则光束在三棱镜中运动时间

(2)若改为紫光,人射光的频率增大,则三棱镜对紫光的折射率变大,由折射定律,光进人三棱镜的折射角减小,根据光路的几何关系,光从三棱镜的左侧面射出时出射点会上移,故出射点在红光出射位置的上方。

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