Лучшие помощники
- Megamozg 2205 б
- Matalya1 1800 б
- DevAdmin 1720 б
- arkasha_bortnikov 900 б
- Dwayne_Johnson 870 б
9 мая 2023 13:42
317
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
Допоможіть перевести: 753 см3 в мл, дм3,мм3...
Груз массой 95кг равномерно поднимают на высоту 20м с помощью подвижного и неподвижного блоков.К свободному концу веревки прикладываю силы 500Н. Найди...
Точка движется в плоскости XOY. Вектор модуль которого равен 2 м, направлен под углом 135° к оси X. Чему равны проекции вектора на оси X и У? Покажите...
На рисунке изображена схема проведения опыта, в котором наблюдается действие магнитного поля катушки с током: при замыкании ключа в цепи к торцу катуш...
Как изменится период колебаний математического маятника если его длина уменьшится в 4 раза?...