Задачи › Малые углы: пластины, призмы

Толщина пакета стёкол

  1. Толщина пакета стёкол

    ВсОШ 1992/2001, 11 кл.
    4/10

    Определите толщину стеклянных пластинок, собранных в пакет, не открывая обёртку его торцов.

    Оборудование: бумага, линейка, карандаш, пакет стеклянных пластин с одинаковым показателем преломления.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    \(H = \dfrac{nH_1}{2}\), где \(n = \dfrac{2H}{H_1}\) — показатель преломления стекла, \(H_1\) — расстояние между точками \(S_1\) и \(S_2\) (положения изображений, получаемых отражением от передней и от задней поверхностей стекла).

    Решение

    Поставленный (торцом) на бумагу пакет пластинок обведём карандашом (рис. 118). Перпендикулярно проекции \(AB\) передней поверхности стекла проведём прямую \(OO_1\).

    Рисунок

    Рис. 118

    На прямой \(OO_1\) на некотором расстоянии от передней поверхности стекла поставим точку \(S\). Установим остриё карандаша на прямой \(OO_1\) с обратной стороны пакета.

    Угол \(\alpha\) между лучом зрения и осью \(OO_1\) должен быть мал. Будем смещать карандаш вдоль \(OO_1\) до тех пор, пока видимое сквозь стекло положение острия карандаша не совпадёт с отражением в передней поверхности стекла точки \(S\). Обозначим эту точку \(S_1\). Повторим опыт для луча, отражённого от задней поверхности стекла. Обозначим положение новой точки через \(S_2\). Измерим расстояние \(H_1\) между точками \(S_1\) и \(S_2\). Определим толщину \(H\) пакета.

    Согласно закону преломления \[\alpha = \beta n, \tag{1}\] где \(n\) — показатель преломления стекла.

    Из рисунка видно, что \[\dfrac{2a}{H_1} = \operatorname{tg}\alpha \simeq \alpha, \tag{2}\] \[\dfrac{a}{H} = \operatorname{tg}\beta \simeq \beta. \tag{3}\] Подставляя (2) и (3) в (1), получим \[n = \dfrac{2H}{H_1}. \tag{4}\] По формуле (4) вычислим \(n\).

    Перепишем формулу (4) в несколько ином виде \[H = \dfrac{nH_1}{2}. \tag{5}\] Если теперь под \(H_1\) понимать расстояние между изображениями точки \(Z\), полученными в результате отражения света от передней и задней границы любого из внутренних стёкол, то \(H\) будет истинной толщиной этого стекла. Проведём измерения и вычислим толщину всех стёкол из пакета.

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи