Лучшие помощники
- Megamozg 2205 б
- Matalya1 1800 б
- DevAdmin 1720 б
- arkasha_bortnikov 895 б
- Dwayne_Johnson 865 б
9 мая 2023 13:42
262
На дне бассейна глубиной 2.4 м, заполненного жидкостью с показателем преломления 1.1, находится точечный
источник света. Чему равен радиус светлого круга на поверхности жидкости?
1
ответ
Для решения задачи необходимо воспользоваться законом преломления Снелла: $n_1\sin\theta_1=n_2\sin\theta_2$, где $n_1$ и $n_2$ - показатели преломления сред, а $\theta_1$ и $\theta_2$ - углы падения и преломления соответственно.
Пусть $h$ - глубина точечного источника света в жидкости, $r_1$ - радиус круга на дне бассейна, $r_2$ - радиус светлого круга на поверхности жидкости.
Тогда, для луча света, идущего от источника к точке на поверхности жидкости, угол падения $\theta_1$ равен $\arcsin\left(\frac{h}{\sqrt{h^2+r_1^2}}\right)$, а показатель преломления $n_1=1$, так как воздух и вода имеют практически одинаковый показатель преломления. Угол преломления $\theta_2$ равен $\arcsin\left(\frac{\sin\theta_1}{n_2}\right)$, где $n_2=1.1$ - показатель преломления жидкости.
Из геометрии задачи следует, что радиус светлого круга на поверхности жидкости равен $r_2=\frac{h}{\tan\theta_2}$.
Собирая все вместе, получаем:
$$\theta_1=\arcsin\left(\frac{h}{\sqrt{h^2+r_1^2}}\right)$$
$$\theta_2=\arcsin\left(\frac{\sin\theta_1}{n_2}\right)$$
$$r_2=\frac{h}{\tan\theta_2}$$
Подставляя численные значения, получаем:
$$\theta_1=\arcsin\left(\frac{2.4}{\sqrt{2.4^2+r_1^2}}\right)\approx0.515\text{ рад}$$
$$\theta_2=\arcsin\left(\frac{\sin0.515}{1.1}\right)\approx0.441\text{ рад}$$
$$r_2=\frac{2.4}{\tan0.441}\approx3.2\text{ м}$$
Таким образом, радиус светлого круга на поверхности жидкости составляет около 3.2 метра.
Пусть $h$ - глубина точечного источника света в жидкости, $r_1$ - радиус круга на дне бассейна, $r_2$ - радиус светлого круга на поверхности жидкости.
Тогда, для луча света, идущего от источника к точке на поверхности жидкости, угол падения $\theta_1$ равен $\arcsin\left(\frac{h}{\sqrt{h^2+r_1^2}}\right)$, а показатель преломления $n_1=1$, так как воздух и вода имеют практически одинаковый показатель преломления. Угол преломления $\theta_2$ равен $\arcsin\left(\frac{\sin\theta_1}{n_2}\right)$, где $n_2=1.1$ - показатель преломления жидкости.
Из геометрии задачи следует, что радиус светлого круга на поверхности жидкости равен $r_2=\frac{h}{\tan\theta_2}$.
Собирая все вместе, получаем:
$$\theta_1=\arcsin\left(\frac{h}{\sqrt{h^2+r_1^2}}\right)$$
$$\theta_2=\arcsin\left(\frac{\sin\theta_1}{n_2}\right)$$
$$r_2=\frac{h}{\tan\theta_2}$$
Подставляя численные значения, получаем:
$$\theta_1=\arcsin\left(\frac{2.4}{\sqrt{2.4^2+r_1^2}}\right)\approx0.515\text{ рад}$$
$$\theta_2=\arcsin\left(\frac{\sin0.515}{1.1}\right)\approx0.441\text{ рад}$$
$$r_2=\frac{2.4}{\tan0.441}\approx3.2\text{ м}$$
Таким образом, радиус светлого круга на поверхности жидкости составляет около 3.2 метра.
0
·
Хороший ответ
9 мая 2023 13:45
Остались вопросы?
Еще вопросы по категории Физика
Найти расстояние, на котором взаимодействуют два заряда 3 нКл и 3 нКл, если сила взаимодействия между зарядами равна 4 мкН;...
Решите задачи, пожалуйста! Срочно надо. 1) Подъемный кран за 20 с поднимает вертикально вверх на высоту 10м груз 5000Н. Какую механическую мощность о...
Определить полное сопротивление, ток и угол сдвига фаз между напряжением и током в цепи, если активное сопротивление цепи R=100Ом,индуктивность катушк...
Сопротивление медной проволоки длиной 90м. равно 2 Ом.Определите площадь поперечного сечения проволоки ....
На рисунке изображена система блоков. Масса покоящегося груза равна 20 кг. Найдите силу натяжения нити 1, нити 2, выигрыш в силе, который дает эта сис...