解析 (1)如图,透明物体内部的光路为折线MPN,Q、M点相对于底面EF对称,Q、P和N三点共线.
设在M点处,光的入射角为i,折射角为r,∠OMQ=α,∠PNF=β.根据题意有
α=30° .①
由几何关系得∠PNO=∠PQO=r,所以β+r=60°, ②
且α+r=β, ③
联立①②③式得r=15°. ④
(2)根据折射率公式有n=, ⑤
由④⑤式得n=≈1.932.
答案 (1)15° (2)(或1.932)
4.(2017·江苏苏州二模)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n=,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.
解析 (1)在BC面上由折射定律有n=,解得r=30°,
由几何关系知,光在AC面上的入射角r′=60°,
由临界角的公式sin C=得sin C=,
所以全反射的临界角C<60°,光线在AC面上的入射角r′>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)由几何关系可知在AB边上的入射角为30°,则射出棱镜时的折射角为60°,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60°.
答案 (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60°
5.(2017·江西南昌二模)如图为由某种透明材料做成的三棱镜的横截面,其形状是边长为a的等边三角形,现用一束宽度为a的单色平行光束,以垂直于BC面的方向正好入射到该三棱镜的AB及AC面上,结果所有从AB、AC面入射的光线进入后恰好全部直接到达BC面.试求:
(1)该材料对此平行光束的折射率;
(2)这些到达BC面的光线从BC面射出后,如果照射到一块平行于BC面的屏上