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O为BC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
得 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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