Лучшие помощники
- Megamozg 2205 б
- Matalya1 1800 б
- DevAdmin 1720 б
- arkasha_bortnikov 900 б
- Dwayne_Johnson 870 б
9 мая 2023 13:42
320
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
Давление насыщенного водяного пара при температуре 40 С приблизительно равна 6000 Пa. чему равно парциальное давление водяного пара в комнате при этой...
Найти силу тока в цепи, если ЭДС цепи 9 В, сопротивление 4 Ом и внутреннее сопротивление 0,5 Ом....
Как схема включения амперметра и вольтметра влияет на погрешность измерения? Какая схема включения более пригодна для измерения больших сопротивлений...
Как на опыте показать, что электрический заряд делится на части?...
Сопротивление участка цепи, изображённого на рисунке, равно 1) 3 Ом 2) 5 Ом 3) 8 Ом (правильный ответ) 4) 21 Ом с решением через формулу пж...