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高中 | 全反射题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-4
第十三章 光
13.2 全反射
全反射
如图所示,矩形$abcd$为一棱镜的横截面,$M$为$ad$边的中点,$ab$的长度为$2L$。一束光自$M$点射入棱镜,入射角为$i=45^\circ$,已知该光在棱镜中折射率$n = \sqrt{2}$,真空中光速为$c$,求:
折射角$r$和光在棱镜中发生全反射的临界角$C$;
折射角为$30^\\circ$;和光在棱镜中发生全反射的临界角为$45^\\circ$
"]]由折射定律$n = \dfrac{\sin i}{\sin r}$
可得$\sin r = \dfrac{\sin i}{n} = \dfrac{\sin 45{^\circ}}{\sqrt{2}} = \dfrac{1}{2}$
可得折射角为
$r=30^\circ$
该棱镜全反射临界角$C$满足$\sin C = \dfrac{1}{n} = \dfrac{1}{\sqrt{2}} = \dfrac{\sqrt{2}}{2}$
解得
$C=45^\circ$
改变入射角,当光垂直$ad$入射时,光从端面$ad$第一次传播到$bc$的时间$t$。
改变入射角,当光垂直$ad$入射时,光从端面$ad$第一次传播到$bc$的时间为$\\dfrac{2\\sqrt{2}L}{c}$
"]]当光垂直$ad$入射时,如图所示
光在该棱镜中传播的速度为$v = \dfrac{c}{n} = \dfrac{c}{\sqrt{2}}$
光由$ad$到$bc$的路程为
$s_{ab}=2L$
则时间为$t = \dfrac{s_{ab}}{v}$
解得$t= \dfrac{2\sqrt{2}L}{c}$
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