Лучшие помощники
9 мая 2023 13:42
220

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
Посмотреть ответы
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.
0
·
Хороший ответ
9 мая 2023 13:45
Остались вопросы?
Найти нужный