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一棱镜的截面为直角三角形ABC,∠A=30°,斜边AB=a.棱镜材料的折射率为n...

一棱镜的截面为直角三角形ABC,∠A=30°,斜边AB=a.棱镜材料的折射率为n=manfen5.com 满分网.在此截面所在的平面内,一条光线以45°的入射角从AC边的中点M射入棱镜.画出光路图,并求光线从棱镜射出的点的位置(不考虑光线沿原路返回的情况.)

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光线以45°的入射角时,要分入射光线在法线的右侧和左侧两种情况进行讨论研究.根据折射定律求出光线在AC面的折射角.根据几何知识确定光线在AB或BC面上入射角.求出临界角,判断在这两个面上能否发生全反射,画出光路图,求出光线从棱镜射出的点的位置离A或B点的距离. 【解析】 设入射角为i,折射角为r,由折射定律得:=n① 由已知条件i=45°,n=解得    r=30°② (1)如果入射光线在法线的右侧,根据几何知识得知,光线与AB垂直,光路图如图所示.设出射点F,由几何关系可得     AF=a③ 即出射点在AB边上离A点a的位置. (2)如果入射光线在法线的左侧,光路图如图所示.设折射光线与AB的交点为D. 由几何关系可知,在D点的入射角   θ=60°④ 设全反射的临界角为C,则    sinC=⑤ 由⑤和已知条件得    C=45°⑥ 因此,光在D点全反射. 设此光线的出射点为E,由几何关系得∠DEB=90°   BD=a-2AF⑦   BE=DBsin30°⑧ 联立③⑦⑧式得 BE=a 即出射点在BC边上离B点a的位置. 答:如果入射光线在法线的右侧,出射点在AB边上离A点a的位置.如果入射光线在法线的左侧,出射点在BC边上离B点a的位置.光路图如图所示.
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考点分析:
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试题属性
  • 题型:解答题
  • 难度:中等

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