Задачи › Световые лучи, тени

Коническое зеркало

  1. Коническое зеркало

    МОШ 1960/1986, 8-11 кл.
    5/10

    Внутренняя поверхность конуса, покрытая отражающим слоем, образует коническое зеркало. Вдоль оси конуса внутри него натянута тонкая светящаяся нить.

    Определите минимальный угол \(\alpha\) раствора конуса, при котором лучи, идущие от нити, будут отражаться от поверхности конуса не более одного раза.

    ▶Показать разборСкрыть разбор
    Ответ

    \(\alpha_{\min} = 120^\circ\).

    Решение

    Рассмотрим некоторую светящуюся точку \(A\) нити и произвольный луч \(AB\), выходящий из неё. Проведём плоскость через этот луч и светящуюся нить. Из геометрии задачи очевидно, что данный луч при всевозможных отражениях всегда будет оставаться в построенной плоскости (рис. 245). После первого отражения от конической поверхности луч \(AB\) пойдёт так, как если бы он вышел из точки \(A'\) — мнимого изображения точки \(A\). А чтобы после первого отражения ни один выходящий из точки \(A\) луч больше ни разу не попал на зеркало, необходимо, чтобы точка \(A'\) лежала не выше прямой \(OC\) — второй образующей конуса, лежащей в плоскости луча (точка \(O\) — вершина конической поверхности). Это будет иметь место, если \[\angle A'OD + \angle AOD + \angle AOC = 3\,(\alpha/2) \geqslant 180^\circ.\] Следовательно, \[\alpha_{\min} \geqslant 120^\circ.\]

    Рисунок

    Вся олимпиада на сайте

    Страница задачиОшибка в задаче?

Похожие задачи