Задание 13 ЕГЭ по физике №00015030

Задание №13. Э/м Колебания и Оптика

Законы Преломления

№2. Задание 13

ID: 00015030

Луч света от лазерной указки падает из воздуха на поверхность воды бассейна под углом $\alpha$ . Затем преломлённый луч попадает на плоское зеркало, лежащее на дне бассейна. Расстояние от точки падения луча на поверхность воды до точки выхода луча на поверхность равно $$2$$ м, показатель преломления воды равен $$1{,}33$$ . В воде свет проходит путь $$376$$ см. Чему равен угол $\alpha$ ?

Ответ выразите в градусах и округлите до целого числа.

Источник: ФИПИ

Решение

Идея

В воде луч идёт вниз до зеркала и симметрично возвращается вверх. Значит, весь путь в воде делится пополам, и горизонтальное смещение тоже делится пополам. По этим двум половинкам найдём угол преломления, а потом через закон Снеллиуса — угол падения $\alpha$ .

Шаг 1. Геометрия хода в воде

Полный путь в воде $$L = 376$$ см $$= 3{,}76$$ м (вниз и обратно), на один проход приходится $\dfrac{3{,}76}{2} = 1{,}88$ м. Полное горизонтальное смещение по поверхности $$= 2$$ м, на один проход — $\dfrac{2}{2} = 1$ м.

Шаг 2. Угол преломления

Синус угла преломления (от вертикали) равен отношению горизонтального смещения к пути: $\sin\beta = \dfrac{1}{1{,}88} \approx 0{,}532$ .

Шаг 3. Закон Снеллиуса воздух—вода

$\sin\alpha = n\sin\beta = 1{,}33\cdot 0{,}532 \approx 0{,}707$ . Значит $\alpha = \arcsin 0{,}707 \approx 45°$ .

Ответ

Видеоразбор

Другие задания по теме «Законы Преломления» (8)