Zadanie 12.2.10: Bieg dwóch promieni przez półwalec w wodzie
- Punkty
- 3 pkt
- Dział
- Zjawiska falowe · Załamanie fali
- Trudność
- Poziom trudności: średnie
Treść zadania
Na przezroczysty półwalec pada światło lasera. Współczynnik załamania półwalca wynosi , a jego płaska powierzchnia jest pozioma. Zakrzywiona dolna część bryły znajduje się w wodzie, sięgającej poziomu jej górnej krawędzi; promień przekroju półwalca oznaczono przez .
Dla powietrza przyjmij , a dla wody . Rozpatrz osobno dwa promienie biegnące z powietrza:
- promień 1 pada pionowo w dół na płaską powierzchnię, w odległości od osi symetrii;
- promień 2 pada w środkowym punkcie płaskiej powierzchni, na osi symetrii, pod kątem względem pionu, czyli normalnej.
Wyznacz kąty załamania obu promieni na kolejnych granicach ośrodków i opisz ich dalszy tor po wejściu do wody. Wyniki kątów podaj z dokładnością do .
Odpowiedź
Promień 1: na płaskiej powierzchni 0°, na granicy półwalec–woda około 41° względem normalnej. Promień 2: wejście do półwalca około 17° względem pionu; przy wyjściu z zakrzywionej powierzchni pada prostopadle, więc w wodzie biegnie dalej pod kątem około 17° od pionu.