题目内容

用折射率为n的透明介质做成内、外半径分别为a和b的空心球,如图所示,当一束平行光射向此球壳,经球壳外、内表面两次折射后,能进入空心球壳的入射平行光线的横截面积是多大?

答案:
解析:

  解:设入射光线EF为所求光束的临界光线,入射角为i,

  经球壳外表面折射后折射角为r有

  n=(1)

  因为EF为临界入射光线,所以该光线射向内表面的入射角正好等于临界角c,有sinC=(2)

  三角形OFG中,由正弦定理(3)

  解(1)、(2)、(3)得b=(4)

  根据对称性可知,所求光束的截面S应是一个圆,设圆半径R,∵入射光为平行光  ∴R=b·sini(5)

  由(4)、(5)得  R=a  S=πR2=πa2


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