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18.如图所示,一个横截面为直角三角形的三棱镜,∠A=30°,∠C=90°.三棱镜材料的折射率是n=$\sqrt{3}$.一束与BC面成θ=30°角的光线射向BC面.
(1)试通过计算说明在AC面下方能否观察到折射光线?
(2)作出三棱镜内完整的光路图,指出最终的出射光线与最初的入射光线之间的夹角.

分析 (1)由折射定律先求出在BC面上的折射角的大小,可求出在AC边上的入射角的大小,结合临界角的大小可判断光能否通过AC边.
(2)由光路图,根据几何知识求最终的出射光线与最初的入射光线之间的夹角.

解答 解:(1)由折射定律,在BC界面有:n=$\frac{sin60°}{sinγ}$=$\sqrt{3}$
解得:γ=30°       
由临界角公式sinC=$\frac{1}{n}$得:sinC=$\frac{\sqrt{3}}{3}$$<\frac{\sqrt{3}}{2}$
所以全反射临界角C<60°
而光线在AC面上的入射角为60°>C,故光线在AC界面发生全反射,在AC面下方不能观察到折射光线.
(2)光路如图所示,光线在AB面上的入射角等于30°,根据光路可逆性知,光线从AB面射出时折射角为60°,则根据几何关系可知,最终的出射光线与最初的入射光线之间的夹角为120°.
答:(1)在AC面下方不能观察到折射光线.
(2)光路如图所示,最终的出射光线与最初的入射光线之间的夹角为120°.

点评 该题考查了折射定律及全反射发生的条件,判断光在某一界面上能发发生全反射是解决此类为题的关键.同时要注意在做光路图时,光每发生一次反射或折射,光线上都要标上箭头.

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科目:高中物理 来源: 题型:解答题

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