问题 计算题

在桌面上有一个倒立的透明的玻璃圆锥,其顶点恰好与桌面接触,圆锥的轴(图中虚线)与桌面垂直,过轴线的截面为等边三角形,如图所示。有一半径为r的圆柱形平行光束垂直入射到圆锥的桌面上,光束的中心轴与圆锥的轴重合。已知玻璃的折射率为n=1.73。r为已知,求:

.

(1)通过计算说明光线1能不能在圆锥的侧面B点发生全反射?

(2)光线1经过圆锥侧面B点后射到桌面上某一点所用的总时间是t多少?光照亮地面的光斑面积s多大?

答案

(1)能(2)S=4πr2

题目分析:①(5分)sinC=l/n    (2分)

C=arcsin/3      (1分)

arcsin/2=60°       (2分)

所以光线l能在圆锥的侧面B点发生全反射(1分)

②(5分)根据集合关系知BE=EF=r (2分)

所以,总时间 (1分)

=2.73r/c    (2分)

S=4πr2    (1分)

点评:关键之处是借助于光的折射与反射定律作出光路图,同时利用几何关系来辅助计算.

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