Лучшие помощники
- Megamozg 2205 б
- Matalya1 1800 б
- DevAdmin 1720 б
- arkasha_bortnikov 900 б
- Dwayne_Johnson 865 б
9 мая 2023 13:42
271
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
Магнитная сила, действующая на горизонтально расположенный проводник, уравновешивает силу тяжести. Определите плотность материала проводника, если его...
Снаряд движущийся горизонтально разорвался на два осколка, один из которых полетел вертикально вниз. Укажите направление импульса осколка 2....
На движущийся автомобиль в горизонтальном направлении действуют сила тяги двигателя 1,25 кН, сила трения 600 Н и сила сопротивления воздуха 450 Н . Че...
Как перевести 60кубометров(м3) в тонны? В данном вопросе спрашиваю о нефти. Есть канистра на 60м3 , и надо написать, сколько же туда можно влить тонн...
камень , упав с обрыва, достиг поверхности воды через 2 секунды чему равна высота обрыва определите модуль конечной скорости камня...