题目内容

11.一块异形玻璃砖如图所示,它是由AOB的四分之一圆和直角三角形OBC构成一个整体;∠BOC=30°,O为圆心,半径为R,玻璃的折射率为n=$\sqrt{2}$.
①一束平行光垂直射向玻璃砖的下表面,若光线到达上表面后,都能从该表面射出,则入射光速在OA上的最大宽度为多少?
②一束光线在O点左侧与O相距$\frac{\sqrt{3}}{2}$R处垂直于OA从下方射入,求此光线从玻璃砖射出点距O点的距离.

分析 ①由sinC=$\frac{1}{n}$求出临界角C,当光线射到玻璃砖的上表面,入射角大于等于临界角时将发生全反射,不能射出,作出临界光线,由几何知识求出入射光束在OA上的最大宽度.
②作出光路图,判断出光线从玻璃砖射出的位置,由几何知识求解.

解答 解:①设光线射到玻璃砖的上表面D点恰好发生全反射,此时入射角等于临界角C.如图所示.
由sinC=$\frac{1}{n}$=$\frac{1}{\sqrt{2}}$
得:C=45°
则射到在BD范围内的光线能射出玻璃砖的上表面,根据几何关系可知,能从玻璃砖的上表面射出的入射光速在OA上的最大宽度为:d=EO=R
②设光线在O点左侧与O相距$\frac{\sqrt{3}}{2}$R处垂直于OA从下方射入时到达AB面上入射角为i.
则sini=$\frac{\frac{\sqrt{3}}{2}R}{R}$=$\frac{\sqrt{3}}{2}$,i=60°,这条光线在AB面上发生全反射,反射光线在B点又发生全反射,根据反射定律和几何关系知,这条光线沿BF方向射出玻璃砖,BF⊥OC.
则:FO=Rcos30°=$\frac{\sqrt{3}}{2}$R
答:①入射光速在OA上的最大宽度为R.
②此光线从玻璃砖射出点距O点的距离为$\frac{\sqrt{3}}{2}$R.

点评 本题考查了全反射定律以及反射定律的应用,正确作出光路图,灵活运用几何知识求解是关键.

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