EJU 2013 年第 1 回 物理 第 13 题

考点
光的性质与折射
领域
波动
难度
困难
标准答案
⑤

解析摘要

标准解析

把全反射的临界状态连到 P 点

研究光线在角柱 I 内的传播方向。设它在 P 点折射后的折射角为 rr,该角相对 P 点的竖直法线测量。求“仍能全反射的最大入射角”时,I、II 边界必须恰好处于临界状态。

  1. 在 I、II 边界写出临界条件

    光从折射率较大的角柱 I(n1=1.5n_1=1.5)射向较小的角柱 II(n2=1.2n_2=1.2)。临界入射角记为 cc,相对该竖直边界的水平法线测量,则

    sin⁡c=n2n1=1.21.5=0.8\sin c=\frac{n_2}{n_1}=\frac{1.2}{1.5}=0.8

    。

    图中上表面与 I、II 边界互相垂直,所以同一条光线在 P 点相对竖直法线的角 rr,与在竖直边界相对水平法线的角 cc 互余:r+c=90∘r+c=90^\circ。因此 sin⁡r=cos⁡c=1−0.82=0.6\sin r=\cos c=\sqrt{1-0.8^2}=0.6。

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