Question

如图所示是用于某光学仪器中的一种折射率n=1.5的棱镜．现有一束光线沿MN的方向射到棱镜的AB界面上，入射角的正弦值sini=0.75．求光在棱镜中传播的速率及此束光线射出棱镜后的方向（不考虑返回到．AB面上的光线）．

Answer 1

【答案】分析：光在棱镜中传播的速率应根据公式v=求解．
已知折射率n和入射角的正弦sini，根据折射定律n=求出折射角．由公式sinC=求得临界角C．由几何知识求出光线射到BC面的入射角，根据入射角与临界角的大小关系，判断光线在BC面上能否发生全反射，再进一步确定此束光线射出棱镜后的方向．
解答：解：（1）光在棱镜中传播的速率为 v==2×10⁸m/s
（2）由题光在AB面上入射角的正弦sini=sinθ₁=0.75，由折射定律得
   n=
得：sinr==0.5，得r=30°
由几何关系得，光线在BC面上的入射角θ=45°
设临界角为C，则由sinC=得
   sinC=
可知C＜45°
则光线在BC面的入射角θ＞C
故光线在BC面上发生全反射后，根据几何知识和反射定律得知，光线垂直AC面射出棱镜．
答：光在棱镜中传播的速率是2×10⁸m/s，此束光线射出棱镜后的方向垂直AC面．
点评：本题是折射定律、光速公式和全反射知识的综合应用．当光从光密介质射入光疏介质时要考虑能否发生全反射．