题目内容

10.如图所示,折射率n=$\frac{2\sqrt{3}}{3}$的半圆形玻璃砖置于光屏MN的上方,其平面AB与MN的距离h=10cm.一束单色光沿图示方向射向圆心O,经玻璃砖后射到光屏上的O′点.现使玻璃砖绕圆心O点顺时针转动,求光屏上的折射光线光点距O′点的最远距离,此时玻璃砖转过的角度为多少?

分析 由全反射知识及几何知识可求 得全反射的临界角;由几何关系可求得最远距离和玻璃砖转过的角度.

解答 解:如图,设玻璃砖转过α角时光点离O′点最远,记此时光点位置为A,此时光线在玻璃砖的平面上恰好发生全反射,临界角为C,由折射定律有:
 sinC=$\frac{1}{n}$=$\frac{\sqrt{3}}{2}$      
得全反射的临界角 C=$\frac{π}{3}$              
由几何关系知,全反射的临界角C=α=$\frac{π}{3}$          
光点A到O′的距离 xAO′=$\frac{h}{tanα}$ 
故 xAO′=$\frac{10\sqrt{3}}{3}$cm,此时玻璃砖转过的角度为$\frac{π}{3}$.
答:光屏上的折射光线光点距O′点的最远距离为$\frac{10\sqrt{3}}{3}$cm,此时玻璃砖转过的角度为$\frac{π}{3}$.

点评 本题考查了光的折射定律,以及全反射等知识,关键要作出光路图,运用数学几何知识和折射定律进行解答.

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