ID: 00008993
На дне бассейна с водой находится небольшая лампочка. На поверхности воды плавает круглый плот — так, что центр плота находится точно над лампочкой. Определите глубину бассейна Н, если минимальный радиус плота, при котором свет от лампочки не выходит из воды, R = 1,7 м. Сделайте рисунок, поясняющий решение. Толщиной плота пренебречь. Показатель преломления воды n=\frac{4}{3}.
Источник: ФИПИ
Свет переходит из воды в воздух, поэтому угол преломления р больше угла падения света на поверхность воды а. Радиус светлого пятна на поверхности бассейна определяется по максимально возможному углу падения a_m: ему соответствует угол преломления β_m = π2(при больших углах падения не существует преломлённого луча — наблюдается полное внутреннее отражение, а_m — предельный угол полного внутреннего отражения)
Радиус светлого пятна связан с глубиной бассейна (см. рис.):
R = H\cdot \tg a_m = \frac{ H \cdot sin a_m}{1-sin 2a_m}
Чтобы светлого пятна не было видно, минимальный радиус плота должен быть равен радиусу светлого пятна.
По закону преломления sin a_m = \frac{1}{n}.
Окончательно получим: H=R \cdot n^2 - 1 = 1,7 \cdot \frac{16}{9}-1=~ 1,5 м