Задачи › Закон преломления

Луч через две пластины

  1. Луч через две пластины

    «Гранит науки» 2023/24, 9 кл.
    6/10

    Солнечный лучик летел на Землю, чтобы поиграть с детьми в солнечных зайчиков. Однако на планете он, влетая в дом, прошёл через препятствие из двух прямоугольных пластин кронгласа, находящихся на расстоянии \(1\) см друг от друга. Помогите лучику посчитать, на какое расстояние от первоначального направления он сместился, если он упал на кронглас под углом \(60^\circ\) к поверхности. Показатель преломления кронгласа равен \(1{,}5\), а толщина каждой пластины составляет \(3\) см. Считать, что вне пластин находится воздух.

    Рисунок
    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Подсказка

    Между пластинами луч идёт параллельно первоначальному направлению, поэтому смещение складывается из смещений в каждой пластине. Угол падения на пластину — дополнительный к углу с поверхностью.

    Ответ

    \(H \approx 0{,}012\) м \(= 12\) мм.

    Решение

    Угол падения \(\alpha_1 = \dfrac{\pi}{2} - \alpha_и = 90^\circ - 60^\circ = 30^\circ\). Из закона преломления \(\sin\beta_1 = \dfrac{\sin\alpha_1}{n}\). Смещение луча после прохождения одной пластины \(h = d\sin\alpha_1\left(1 - \dfrac{\cos\alpha_1}{n\cos\beta_1}\right)\), а после преобразования \[h = d\sin\alpha_1\left(1 - \frac{\sqrt{1-\sin^2\alpha_1}}{\sqrt{n^2-\sin^2\alpha_1}}\right).\] Между пластинами направление луча не меняется, поэтому смещение после двух пластин \(H = 2h\): \[H = 2d\sin\alpha_1\left(1 - \frac{\sqrt{1-\sin^2\alpha_1}}{\sqrt{n^2-\sin^2\alpha_1}}\right) = 2\cdot 0{,}03\cdot 0{,}5\left(1 - \frac{\sqrt{0{,}75}}{\sqrt{2}}\right) \approx 0{,}012~\text{м}.\]

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи