棱鏡的截面為直角三角形ABC,∠A=30o,斜邊AB=a。棱鏡材料的折射率為n=
。在此截面所在的平面內(nèi),一條光線(xiàn)以45o的入射角從AC邊的中點(diǎn)M射入棱鏡射出的點(diǎn)的位置(不考慮光線(xiàn)沿原來(lái)路返回的情況)。
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如果入射光線(xiàn)在法線(xiàn)的右側(cè),出射點(diǎn)在AB邊上離A點(diǎn)
的位置;
如果入射光線(xiàn)在法線(xiàn)的左側(cè),出射點(diǎn)在BC邊上離B點(diǎn)
的位置。
設(shè)入射角為i,折射角為r,由折射定律得
①(2分)
由已知條件及①式得
②(1分)
如果入射光線(xiàn)在法線(xiàn)的右側(cè),光路圖如圖1所示。設(shè)出射點(diǎn)為F,由幾何關(guān)系可得
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③(2分)
即出射點(diǎn)在AB邊上離A點(diǎn)
的位置。
如果入射光線(xiàn)在法線(xiàn)的左側(cè),光路圖如圖2所示。設(shè)折射光線(xiàn)與AB的交點(diǎn)為D。
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由幾何關(guān)系可知,在D點(diǎn)的入射角
④(1分)
設(shè)全發(fā)射的臨界角為
,則
⑤(1分)
由⑤和已知條件得
⑥(1分)
因此,光在D點(diǎn)全反射。
設(shè)此光線(xiàn)的出射點(diǎn)為E,由幾何關(guān)系得∠DEB=![]()
⑦(2分)
⑧(1分)
聯(lián)立③⑦⑧式得
⑨(1分)
即出射點(diǎn)在BC邊上離B點(diǎn)
的位置。
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