Question

如圖所示，透明介質球的半徑為R，光線DC平行于直徑AB射到介質球的C點，DC與AB的距離H=0.8R．
（1）試證明：DC光線進入介質球后，第一次再到達介質球的界面時，在界面上不會發生反射（要求說明理由）；
（2）若DC光線進入介質球后，第二次再到介質球的界面時，從球內折射出的光線與入射光線DC平行，求介質球的折射率．

Answer 1

（1）如圖DC光線進入介質球內，發生折射

sini

sinr

=n，折射角r一定小于介質的臨界角，光線CE再到達球面時的入射角∠OEC=r，一定小于臨界角，因此一定不發生全反射．得證．
（2）如圖由幾何知識得 sini=

H

R

=0.8，則得cosi=0.6
光在球內發生反射，根據對稱性作出光路圖如右圖所示，
由幾何關系得：i=2r，由數學知識得：sinr=sin

i

2

=

1-cosi 2

=

5

5

故折射率n=

sini

sin( i 2 )

=

4 5

5

=1.79
答：（1）證明略
（2）介質球的折射率為1.79．