文档介绍：高中物理典型例题集锦(五)
光学部分
图48-1
53、如图48-1所示,折射率为n的玻璃砖的两面是平行的,玻璃砖厚度为h,一束细光束射到玻璃砖上表面的入射角为i,光线一部分从上表面反射回空气中;另一部分折射入玻璃砖,在玻璃砖下表面发生反射,又在上表面折射后射入空气中。求:上表面的反射光线I与下表面反射,折射回到空气的光线II的侧移距离为多少?
图48-2
分析与解:光路图如图48-2所示。光线射到A点,反射光线为I,折射光线射到下表面C点再反射到上表面B点,形成折射光线II。
由折射定律知:[1]
由图知:AB=2htgr [2]
光线Ⅱ相对I的侧移距离d为:d=ABcosi [3]
图49-1
联立解[1][2][3]式得:d=
图49-2
54、如图49-1所示,三角形ABC为一等腰直角三棱镜的主截面。令一单色光线DE平行于AB面从空气中自AC面射入,经AB面反射后从BC面射出,FG为出射光线,光线DE、FG的走向均可用插针法实验确定出来。(1)试用几何作图法在图中画出在棱镜内的光路走向,(2)证明:射到AB面上的光线一定发生全反射。
分析与解:(1) 光线DE射到AC面上发生折射,折射光线射到AB面上被反射到BC面又从BC面折射出去形成光线FG。题目要求画出棱镜对入射光线的折射→反射→折射的光路。先延长DE与AC的交点为O1,O1是入射点。再反向延长FG,与BC的交点O
2,O2是出射点。只要能找出AB面上的反射点P就可以画出准确的光路图。
从O1点射到P点的光线,被AB面反射后,反射光线应从P点射到O2。入射光线O1P和反射光线PO2应符合反射定律。根据反射定律,平面镜成像的对称性,我们可把O1想象成点光源,它的像点O1’关于AB面对称,点光源O1射到AB面上的光线,被AB面反射后都好像由O1’射出的一样,我们连接O1’O2与AB的交点P即为所求。
根据上面的分析得到作图的顺序是:先延长DE、FG确定入射点O1和出射点O2,再作出O1点关于AB的对称点O1’,连接O1’O2与AB交于P点,作O1P是AC折射后射到AB面的入射光线,作PO2是AB面反射光线。光路图如49-2所示。
说明:本题关键是确定P点,重要的一步是把O1设想为点光源。将AB作平面镜处理,十分巧妙。
(2)证明:设棱