一棱镜的截面为直角三角形ABC，∠A=30°，斜边AB=a．棱镜材料的折射率为n=2．在此截面所在的平面内，一条光线以45°的入射角从AC边的中点M射入棱镜．画出光路图，并求光线从棱镜射出的点

Question

一棱镜的截面为直角三角形ABC，∠A=30°，斜边AB=a．棱镜材料的折射率为n=√(2)．在此截面所在的平面内，一条光线以45°的入射角从AC边的中点M射入棱镜．画出光路图，并求光线从棱镜射出的点的位置（不考虑光线沿原路返回的情况．）

Answer 1

设入射角为i，折射角为r，由折射定律得：(sini)/(sinr)=n①
由已知条件i=45°，n=√(2)解得    r=30°②
（1）如果入射光线在法线的右侧，根据几何知识得知，光线与AB垂直，光路图如图所示．设出射点F，由几何关系可得
    AF=(3)/(8)a③
即出射点在AB边上离A点(3)/(8)a的位置．
（2）如果入射光线在法线的左侧，光路图如图所示．设折射光线与AB的交点为D．
由几何关系可知，在D点的入射角
  θ=60°④
设全反射的临界角为C，则
   sinC=(1)/(n)⑤
由⑤和已知条件得
   C=45°⑥
因此，光在D点全反射．
设此光线的出射点为E，由几何关系得∠DEB=90°
  BD=a-2AF⑦
  BE=DBsin30°⑧
联立③⑦⑧式得
BE=(1)/(8)a
即出射点在BC边上离B点(1)/(8)a的位置．
答：如果入射光线在法线的右侧，出射点在AB边上离A点(3)/(8)a的位置．如果入射光线在法线的左侧，出射点在BC边上离B点(1)/(8)a的位置．光路图如图所示．