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单色细光束射到折射率n=的透明球表面,光束在过球心的平面内,入射角i=45°。研究经折射进入球内后又经内表面反射一次,再经球面折射后射出的光线,如图13-10所示(图上已画出入射光线和出射光线)。

图13-10

(1)在图上大致画出光线在球内的路径和方向。

(2)求入射光线与出射光线之间的夹角α。

(3)如果入射的是一束白光,透明球的色散情况与玻璃相仿,问哪种颜色光的α角最大,

哪种颜色光的α角最小?

答案

解析:已知入射光线和出射光线,所以光在三个界面上改变了传播方向,光线在内表面反射时具有对称性,折射时与入射光线具有可逆性,由此可作出光路图,再由折射定律分析计算。

图13-11

(1)如图13-11。

(2)由折射定律

,

得r=30°。

由几何关系及对称性有:

=r-(i-r)=15°,

α=30°。

(3)由于α=4r-2i=4r-90°,因此,n越大,r越小,α越小,所以紫色α最小,红光α最大。

答案:(1)如图13-11  (2)30°  (3)红光、紫光


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