题目内容

半径为R的半圆柱形玻璃,横截面如图所示,O为圆心,已知玻璃的折射率为,当光由玻璃射向空气时,发生全反射的临界角为45°.一束与MN平面成45°角的平行光束射到玻璃柱的半圆柱面上,折射后有部分光能从MN平面上射出.求能从MN射出的光束的宽度为多少?

答案:
解析:

解析:如图所示,进入玻璃中的光线①垂直半球面,沿半径方向直达球心位置O,且入射角等于临界角,恰好在O点发生全反射.光线①左侧的光线(如光线②)经球面折射后,射在MN的入射角一定大于临界角,在MN上发生全反射而不能射出.光线①右侧的光线经半球面折射后,射到MN面上的入射角均小于临界角,能从MN面上射出.最右边射向半球的光线③与球面相切,入射角q1=90°,由折射定律知:sinq2,则q2=45°,故光线③将垂直MN射出.

所以在MN面上射出的光束宽度应是

OERsinq2R

说明:解决本题的关键是:

(1)作好光路图;

(2)画出特殊光线,如图中的光线①和③.


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