兩個光學實驗中的重影問題的討論

李 明

(蘇州工業(yè)園區(qū)星海實驗學校,江蘇蘇州 215021)

初中平面鏡成像的實驗,高中插針法測玻璃折射率的實驗,理論上都會遇到像有重影的問題,本文就這個問題展開研究.

1 光線透過玻璃磚重影問題的討論

如圖1,一條光線從空氣以入射角α進入玻璃磚,折射角為β.光線進入厚度為 b,折射率為 n的玻璃磚后同時發(fā)生折射和反射,折射光線(1),而反射光線再經(jīng)過反射、折射后從(2)射出;同樣光線在玻璃磚中經(jīng)多次反射后折射出來,依次有(3)(4)(5)……多條出射光線.(2)(3)等理論上也會成像,但是(2)(3)其意義已經(jīng)不大.理由是光通量衰減嚴重.不妨設玻璃磚的長寬高分別為a,b,c,討論入射孔徑角的變化問題,先分析(2),(3)等折射光線.而反射的問題也可以參照解決.

圖1

圖2

利用實驗室的J2506型玻璃磚測定了a,b,c,n數(shù)據(jù)如表1.

表1

a=8.054 cm,n=1.544,b=4.583 cm,c=1.473 cm,n是通過插針法計算的折射率.

2 光線經(jīng)厚玻璃反射導致重影問題的討論

圖3