Question

【題目】某種透明材料制成的空心球體外徑是內(nèi)徑的2倍，其過球心的某截面(紙面內(nèi))如圖所示。一束單色光(紙面內(nèi))從外球面上A點(diǎn)入射，入射角為45°時(shí)，光束經(jīng)折射后恰好與內(nèi)球面相切。

(1)求該透明材料的折射率；

(2)欲使光束從A點(diǎn)入射后，恰好在內(nèi)球面上發(fā)生全反射，則應(yīng)將入射角變?yōu)槎嗌俣?/span>?

Answer 1

【答案】（i）（ii）30°

【解析】

（i）如答圖，設(shè)光束經(jīng)折射后到達(dá)內(nèi)球面上B點(diǎn)在A點(diǎn)，由題意知，入射角i＝45°，折射角r＝∠BAO

由幾何關(guān)系有：sinr＝＝0.5

由折射定律有：n＝

代入數(shù)據(jù)解得：n＝

（ii）如答圖，設(shè)在A點(diǎn)的入射角為i'時(shí)，光束經(jīng)折射后到達(dá)內(nèi)球面上C點(diǎn)，并在C點(diǎn)恰發(fā)生全反射，則光束在內(nèi)球面上的入射角∠ACD恰等于臨界角C

由sinC＝

代入數(shù)據(jù)得：∠ACD＝C＝45°

由正弦定理有

AO＝2R，CO＝R

解得：sin∠CAO＝

由折射定律有：n＝

解得：sini'＝0.5，即此時(shí)的入射角i'＝30°