例1 ΔOMN为玻璃等腰三棱镜的横截面。a、b两束可见单色光从空气垂直射入棱镜底面MN,在棱镜侧面OM、ON上反射和折射的情况,如图4-6-4所示。由此可知( ) (A)棱镜内a光的传播速度比b光的小 (B)棱镜内a光的传播速度比b光的大 (C) a光的波长长比b光的长 (D)a光的频率长比b光的高
[解析]根据对称性可知:a、b分别在界面处入射角相等由于a未发生发生全反射,说明a光对应的临界角大,根据sinC=
1n
图4-6-4
,na nb;根据v
cn
,棱镜内a光的传播速度比b光的
大,即va vb,A选项正确,B选项错误;根据na nb ,可知a光的频率长比b光的低,a光的波长长比b光的长,C选项正确,D选项错误。故正确答案为(A)、(C)。
[说明]本题涉及了全反射的条件、折射定律、折射率与频率的关系、传播速度与折射率的关系等,考查了考生的综合能力、应用物理知识分析解决的能力、推理能力等。 例2 如图4-6-5所示,AOB是1/4圆柱玻璃砖的截面,玻璃砖的折射率为
,今有一平行光以45°入射角射入玻璃砖的OA
平面,这些光线中只有一部分能从圆柱的AB面上射出,假设凡射到OB面的光线全部被吸收,也不考虑OA面的反射作用,试问圆柱AB面上能射出光线部分占AB表面的几分之几?
[解析]如图4-6-6所示,在OA面发生折射,设折射角为r,
sin45sinr
因为 n
所以sinr
sin45n
12
解得r=30°
图4-6-6
设射到AB面上的光线,其射出部分为NB部分则∠MNO应等于临界角C,
因为 sinC
1n
所以C=45°
在△MNO中,因为 OMN 90 r 60 所以 MON 180 60 C 75
所以射出光线部分BN所对应的圆心角为15°,占AB面的1/6。
[说明]在光路范围分析时,要充分利用边界光线画光路图,当光从光密介质射向光疏介质时,
要判断是否发生全反射,这往往是边界光线。