71光的折射和全反射.docVIP

光的折射和全反射, 棱镜材料的折射率n=1.5，一细束单色光如图所示垂直于左侧面射入，试用作图法求出该入射光第一次从棱镜中射出的光线。 解析：由n=1.5知临界角大于30°小于45°，边画边算可知该光线在射到A、B、C、D各点时的入射角依次是75°、60°、45°、30°，因此在A、B、C均发生全反射，到D点入射角才第一次小于临界角，所以才第一次有光线从棱镜射出。 例2 一束只含红光和紫光的复色光沿PO方向射入玻璃三棱镜后分成两束并沿OM和ON方向射出，如图8-3所示。则 [ D ] A.OM为红光，ON为紫光 B.OM为紫光，ON为红光 C.OM为紫光，ON为红、紫复色光 D.OM为红光，ON为红、紫复色光 例3 某透镜顶角θ=41.30°，一束白光以较大的入射角从透镜的一个侧面射入，通过棱镜后从另一侧面射出，在光屏上形成由红到紫的彩色光带，如图7所示，当入射角α逐渐减小到零的过程中，彩带的变化情况是：[ A ] 色光 紫 蓝 绿 黄 橙 红 折射率 1.532 1.528 1.519 1.517 1.514 1.513 临界角 40.750 40.880 41.230 41.230 41.340 41.370 A．紫光最先消失，最后只剩橙、红光； B．紫光最先消失，最后只剩黄、橙、红光； C．红光最先消失，最后只剩紫、蓝光； D．红光最先消失，最后只剩紫、蓝、绿光。 例4在水底同一深处并排放置五种颜色的球，如从水面上方垂直俯视五只色球，感觉得浅的球是：[ A ] A．紫色球； B．蓝色球； C．黄色球； D．红色球； E．五个球同样深浅。 例5 abc为全反射棱镜，它的主截面是等腰三角形。如图9所示。一束白光垂直入射到ac面上，在ab面上发生全反射，若光线入射点O的位置不变，改变光线的入射方向（不考虑自bc面反射的光线） [ A ] A．使入射光按图中所示顺时针方向逐渐偏转，如果有色 光射出ab面，则红光将首先射出。 B．使入射光按图中所示顺时针方向逐渐偏转，如果有色 光射出ab面，则紫光将首先射出。 C．使入射光按图中所示逆时针方向逐渐偏转，如果有色 光射出ab面，则红光将首先射出。 D．使入射光按图中所示逆时针方向逐渐偏转，如果有色 光射出ab面，则紫光将首先射出。 例6 如图10是两个同种玻璃制成的棱镜，顶角α1略大于α2，两束单色光A和B分别垂直入射入三棱镜后，出射光线与第二界面的夹角β1＝β2，则：[ D ] A．A光束的频率比B光束的高； B．在棱镜中A光束的波长比B光束的短； C．在棱镜中B光束传播速度比A光束的大； D.把此两束光由水中射向空气，产生全反射时， A光的临界角比B光的临界角大； E.把此两束光由水中射向空气，产生全反射时， B光的临界角比A光的临界角大。 例7 如图8-9所示，某三棱镜的横截面积为直角三角形，且∠A=30°,棱镜材料的折射率为，棱镜置于真空中，有单色平行光射向整个AB面，其中一部分光经过棱镜后垂直于BC面射出。 (1)在图8-9中画出一条这样的光路图，并求出此光线在AB面上的入射角； (2)求从BC面上垂直射出的光在AB面上对应的入射光的范围(用长度AB表示)。 解析：(1)作出如图所示的光路，相应的角度也如图中所示。 α=∠A=30°，β=60°，r=30°。 由折射定律 可解得光线在AB面上的入射角i=45°。 (2)画出临界光线，如图所示，设从BC面上垂直射出的光在AB面上对应的入射光的范围是AD，则有 入射光的范围。 例8 如图16所示，为一直角三棱镜的截面，其顶角，P为垂直于直线BCO的光屏，现有一宽度等于AB的单色平行光束会直射向AB面，结果在屏P上形成一宽度等于的光带，求棱镜对该单色光的折射率。 若宽度等于的白光垂直射向面，则屏上被照亮的部分有何变化？说明理由。 解析：如图17所示 当单色平行光束垂直射向AB面时，入射光线在AC面上折射角，而 因为 所以 所以 点评：若是白光垂直射向AB面，光线在AC面上发生折射产生色散现象，红光偏折角最小，紫光偏折角最大，所以光屏P上被照亮部分变宽并下移，且最上边缘为红色，最下边缘为紫色。 例9 一块折射率为、边长为L的正立方体形玻璃砖， 被平面CD截去一部分， 成为ABCDE五棱柱， 如图所示， 其中BC＝. 今有平行光束以450入射角射到AB面上（见图）， 当它进入玻璃后，如果从玻璃向空气第一次透射出的光线能从DE面射出, 试在AB面上确定这种光束的入射范围