题目内容

18.如图所示为某种透明材料制成的柱形棱镜的截面图,ABCD为边长为R的正方形,ADE为半径为R的四分之一个圆面,圆心为D,F、G将圆弧AE三等分,一束单色光线平行于EC从F点射入棱镜,折射光线刚好能射到C点,求.

(1)该棱镜的折射率n;
(2)光线在该棱镜中从F传播到C点的时间(已知光在空气中的传播速度为c)

分析 (1)完成光路图.根据几何关系求入射角i和折射角r,再由折射定律求的折射率.
(2)由几何关系求FC的长度L,由v=$\frac{c}{n}$求光在棱镜中的传播速度,即可由t=$\frac{L}{v}$求传播时间.

解答 解:(1)完成光路图.根据题意有:∠FDE=60°
则入射角为:i=∠FDE=60°
由于FD=CD,所以有:r=$\frac{1}{2}$∠FDE=30°
所以折射率为:n=$\frac{sini}{sinr}$=$\sqrt{3}$
(2)FC的长度为:L=2Rcosr=2Rcos30°=$\sqrt{3}$R
光在棱镜中的传播速度为:v=$\frac{c}{n}$=$\frac{c}{\sqrt{3}}$
则光线在该棱镜中从F传播到C点的时间为:t=$\frac{L}{v}$=$\frac{3R}{c}$
答:(1)该棱镜的折射率n是$\sqrt{3}$;
(2)光线在该棱镜中从F传播到C点的时间是$\frac{3R}{c}$.

点评 根据几何关系求入射角和折射角是解决本题的关键之处,要灵活运用几何知识,辅助解答物理问题.

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