题目内容

11.如图,三角形AOB为等腰直角三棱镜的横截面,以OA、OB为轴建立直角坐标系xOy,OA=OB=d,一束平行于斜边AB的平行光从OB边射入.从C点入射的光刚好从A点射出,OC=$\frac{\sqrt{3}}{3}$d,光透过棱镜只考虑一次内部反射.求:
(ⅰ)棱镜的折射率;
(ⅱ)部分光将会从OA边以平行于AB边的方向射出,这部分透射光在垂直于光线方向的宽度.

分析 (i)作出光路图,由三角函数关系求出入射角和折射角,再根据折射定律求折射率.
(ii)由于题目平行于AB的方向入射,平行于AB的方向出射,光线在AB中的传播具有一定的对称性,结合该对称性与光路图,以及相应的几何关系即可求出.

解答 解:(ⅰ)依题意,光在OB上得入射角 α=45°
设折射角为β.由tanβ=$\frac{OC}{AO}$=$\frac{\frac{\sqrt{3}}{3}d}{d}$=$\frac{\sqrt{3}}{3}$解得:β=30°
由折射定律得棱镜的折射率为:n=$\frac{sinα}{sinβ}$=$\frac{sin45°}{sin30°}$=$\sqrt{2}$
(ⅱ)光路如图,由几何关系有:
∠OBE=30°,OE=dtan 30°=$\frac{\sqrt{3}}{3}$d
透射光在垂直于光线方向的宽度为:
  L=AEsin45°=$\frac{\sqrt{2}(3-\sqrt{3})}{6}$d
答:(ⅰ)棱镜的折射率是$\sqrt{2}$;
(ⅱ)部分光将会从OA边以平行于AB边的方向射出,这部分透射光在垂直于光线方向的宽度是$\frac{\sqrt{2}(3-\sqrt{3})}{6}$d.

点评 该题考查光的折射定律的应用,解决几何光学问题正确画出光路图是解决问题的关键,另外要会灵活借助数学知识.

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