Question

【题目】某种透明材料制成的空心球体外径是内径的2倍，其过球心的某截面(纸面内)如图所示。一束单色光(纸面内)从外球面上A点入射，入射角为45°时，光束经折射后恰好与内球面相切。

(1)求该透明材料的折射率；

(2)欲使光束从A点入射后，恰好在内球面上发生全反射，则应将入射角变为多少度?

Answer 1

【答案】（i）（ii）30°

【解析】

（i）如答图，设光束经折射后到达内球面上B点在A点，由题意知，入射角i＝45°，折射角r＝∠BAO

由几何关系有：sinr＝＝0.5

由折射定律有：n＝

代入数据解得：n＝

（ii）如答图，设在A点的入射角为i'时，光束经折射后到达内球面上C点，并在C点恰发生全反射，则光束在内球面上的入射角∠ACD恰等于临界角C

由sinC＝

代入数据得：∠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，即此时的入射角i'＝30°