§4 关于三棱镜最小偏向角的证明
图8-19所示表示某三棱镜之主截面,A为棱镜的顶角,令射入棱镜的光线和射出棱镜之光线均在主截面上,并没有构成棱镜的物质的折射率为n, 棱镜周围的物质是空气。
由几何关系可得偏向角:
又
∴
因为A为定值,所以偏向角的大小由而定,
i和i/的关系可由折射定律得: …… (1)
……(2)
(1)+(2)得:
根据三角函数的和差化积公式将上式变为:
因为:
上式变为:
…… (3)
因为γ及i/与γ/分别对同一情况的单折射平面的入射角与折射角,根据(1)有:
…… (4)
同理根据(2)有:
…… (5)
∵
当
于是:
所以:
即:
于是:
当
同理可得:
此时均为负值,在取绝对值的条件下,仍有:
于是:
从以上讨论中可知:只有当时,(此时)
有极小值1。
依(3)式得:人极小值。就是有极小值。故最小偏向角:
由上式可知,发生最小 向角时的入射角:
因为:
所以发生最小向角时:
又因为: …… (6)
若能测得最小向角及棱镜的顶角A,便可应用(6)式求得棱镜的折射率。
若棱镜的顶角甚小,此时三棱镜接近于两块平行板,于是也必然最小。
故:
或: