题目内容

玻璃棱镜ABCD可以看成是由如图15-24所示的ADE、ABE、BCD三个直角三棱镜组成的,一束从AD面入射的光线在棱镜中的折射光线ab与AD面的夹角α=60°,已知光在真空中的传播速度c=3×108 m/s,玻璃的折射率n=1.5.求:

图15-24

(1)这束入射光线的入射角多大?(用反三角函数表示)

(2)光在棱镜中的传播速度多大?

(3)该束光线第一次从CD面出射时的折射角以及此出射光线的偏向角(射出棱镜的光线与射入棱镜的光线之间的夹角)多大?

(解题过程要画出解题所需的完整光路图)

图15-25

(1)i=arcsin0.75  (2)2×108 m/s(3)90°


解析:

(1)设光在AD面的入射角、折射角分别为i、r,r=30°

根据得sini=nsinr=1.5×sin30°=0.75,所以i=arcsin0.75.

(2)根据得2×108 m/s.

(3)光路如图所示.ab光线在AB面的入射角为45°.

设玻璃的临界角为C,则

由于sin45°>0.67,因此光线ab在AB面会发生全反射.

光线在CD面的入射角r′=r=30°

根据,光线在CD面的出射光线与法线的夹角i′=i=arcsin0.75.

图中δ为所求的偏向角,从图中几何关系可知△NFM和△NGH有两个角相等,所以第三个角一定相等,所以∠FMN=∠FGH=90°,即δ=90°.

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