题目内容

如图13-3所示,在一个很大的透明容器中有折射率n=的透明液体,液体内有一平面镜M,水平光束AB射到容器的竖直侧壁上的B点后投射到平面镜上O点处。为了使光束BO经M一次反射后的光线能够射出液体的上表面,平面镜与水平方向的夹角α应满足什么条件?

图13-3

解析:当光经平面镜反射后,经折射从水中射出。但由于平面镜与水平方向的夹角α的不同取值,光既可向左上方,也可向右上方传出,并可能出现光的全反射,如图13-4和图13-5所示。

由图13-4得,若在水面上发生全反射,

图13-4

有:n=1/sinC,即:C=arcsin=arcsin=45°。

由反射定律及几何关系得:2(90°-α)+C=90°,

即α=67.5°。

由图13-5及几何关系得:C+2α=90°,

图13-5

即:α=22.5°。

综合两种情况,为使光束经M一次反射后的光线能够射出液体的上表面,平面镜与水平方向的夹角α的范围为:(22.5°,67.5°)。

答案:22.5°≤α≤67.5°


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