题目内容

两束平行的细激光束,垂直于半圆柱玻璃的平面射到半圆柱玻璃上,如图甲所示。已知其中一条光线沿直线穿过玻璃,它的入射点是O;另一条光线的入射点为A,穿过玻璃后两条光线交于P点。已知玻璃截面的圆半径为R,OA=,OP =R。求:

(1)该种玻璃材料的折射率。
(2)若使用该种材料制作成如图乙所示的扇形透明柱状介质AOB,半径为仍R,圆心角。一束平行于OB的单色光由OA面射入介质,要使柱体AB面上没有光线射出,至少要在O点竖直放置多高的遮光板?(不考虑OB面的反射)
(1)=1.73(2)=R/3。
(1)作出光路如图所示,


其中一条光线沿直线穿过玻璃,可知O点为圆心;  
另一条光线沿直线进入玻璃,在半圆面上的入射点为B,入射角设为θ1,折射角设为θ2
则得θ1=300      
因OP=R,由几何关系知BP=R,则折射角θ2=600     
由折射定律得玻璃的折射率为
n==1.73   
(2)光线在OA面上的C点发生折射,入射角为60°,折射角为β,
n=sin60°/sinβ,
解得β=30°。
折射光线射向球面AB,在D点恰好发生全反射,入射角为α,
n=1/sinα,
sinα=> sin30°.
在三角形OCD中,由正弦定理,=,
挡板高度H=OCsin30°=R/3。
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