Zadanie 12.2.4: Załamanie dźwięku padającego na powierzchnię wody

Punkty
3 pkt
Dział
Zjawiska falowe · Załamanie fali
Trudność
Poziom trudności: średnie

Treść zadania

Na brzegu jeziora ustawiono głośnik skierowany ku wodzie. Prędkość dźwięku w powietrzu wynosi v1=340 msv_1 = 340\text{ }\frac{\text{m}}{\text{s}}, a w wodzie v2=1500 msv_2 = 1500\text{ }\frac{\text{m}}{\text{s}}. Rozpatrz dwa promienie akustyczne wysłane przez głośnik. Pierwszy tworzy z powierzchnią jeziora kąt γ1=77∘\gamma_1 = 77^\circ, a drugi kąt γ2=58∘\gamma_2 = 58^\circ. Dla każdego z nich oblicz kąt załamania w wodzie albo uzasadnij, dlaczego załamanie nie zachodzi. Opisz też dalszy bieg obu promieni.

Odpowiedź

Dla γ₁=77°: α₁=13°, β₁≈83° (fala załamuje się przy granicy krytycznej). Dla γ₂=58°: α₂=32° przekracza kąt graniczny około 13°, więc propagujące załamanie do wody nie zachodzi; fala ulega całkowitemu odbiciu.