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高中 | 全反射题目答案及解析如下,仅供参考!
选修3-4
第十三章 光
13.2 全反射
全反射
如图,玻璃砖的横截面是半径为$R$的半圆,圆心为$O$点,直径与$x$轴重合。一束平行于$x$轴的激光,从横截面上的$P$点由空气射入玻璃砖,从$Q$点射出。已知$P$点到$x$轴的距离为$\dfrac{\sqrt{2}}{2}R$,$P$、$Q$间的距离为$\sqrt{3}R$。

求玻璃砖的折射率;
$\\sqrt{2}$;
"]]根据题意得出光路图如图所示

根据几何关系可得$\sin\alpha=\dfrac{\dfrac{\sqrt{2}}{2}R}{R}$,$\cos\gamma=\dfrac{\dfrac{\sqrt{3}}{2}R}{R}$,$\alpha=\beta$
可得$\beta=45^\circ $,$\gamma=30^\circ $
根据折射定律$n=\dfrac{\sin\alpha}{\sin\gamma}=\sqrt{2}$;
在该横截面沿圆弧任意改变入射点的位置和入射方向,使激光能在圆心$O$点发生全反射,求入射光线与$x$轴之间夹角的范围。
$(0, 45^\\circ)$或$(135^\\circ , 180^\\circ)$
"]]发生全反射的临界角满足$\sin C= \dfrac{1}{n}$
可得$C=45^\circ $
要使激光能在圆心$O$点发生全反射,激光必须指向$O$点射入,如图所示

只要入射角大于$45^\circ $,即可发生全反射,则使激光能在圆心$O$点发生全反射,入射光线与$x$轴之间夹角的范围$(0, 45^\circ)$。由对称性可知,入射光线与$x$轴之间夹角的范围还可以为$(135^\circ , 180^\circ)$。
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