迁移应用
1.如图所示,一棱镜的截面为直角三角形,,斜边。棱镜材料的折射率为。在此截面所在的平面内,一条光线以45°的入射角从边的中点射入棱镜。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)。
答案:见解析
解析:设入射角为,折射角为,由折射定律得
解得
如果入射光线在法线的右侧,光路图如图甲所示。设出射点为,由得光线垂直于射出,且由几何关系可得
甲
即出射点在边上离点的位置
如果入射光线在法线的左侧,光路图如图乙所示
乙
设折射光线与边的交点为。由几何关系可知,在点的入射角
设全反射的临界角为,则
解得
因此,光在点发生全反射
设此光线的出射点为,由几何关系得
,
联立得
即出射点在边上离点的位置
2.如图,某同学在一张水平放置的白纸上画了一个小标记“ ”(图中点),然后用横截面为等边三角形的三棱镜压在这个标记上,小标记位于边上。位于边上,过点作边的垂线交于。该同学在点正上方向下顺着直线的方向观察,恰好可以看到小标记的像;过点作边的垂线交直线于;,。求三棱镜的折射率。(不考虑光线在三棱镜中的反射)
答案:
解析:过点作边的垂线,连接,则为来自点的光线在点的入射角;设该光线在点的折射角为β,如图所示
根据折射定律有
式中为三棱镜的折射率
由几何关系可知
在中有
解得
根据题给条件可知,为等腰三角形,有
联立解得