сайты - меню - вход - но­во­сти


Задания
Версия для печати и копирования в MS Word
Тип 21 № 2319
i

На дне про­зрач­но­го пруда лежит тол­стый лист стек­ла, тол­щи­ной h (по­ка­за­те­ли пре­лом­ле­ния n_В и n_С со­от­вет­ствен­но). На листе лежит мо­не­та диа­мет­ром d. Смо­жет ли жучок за­полз­ти под стек­ло так, чтобы его не было видно ни одной рыбе, пла­ва­ю­щей в пруду? Куда ему не­об­хо­ди­мо дви­гать­ся, чтобы «умень­шить» свою ви­ди­мость. Жучка счи­тать очень ма­лень­ким и сво­бод­но пол­за­ю­щим под стек­лом.

Спрятать решение

Ре­ше­ние.

За­да­ча на закон пол­но­го внут­рен­не­го от­ра­же­ния. По­лез­но знать, что для вы­пол­не­ния усло­вия пол­но­го внут­рен­не­го от­ра­же­ния(и как след­ствие со­зда­ния воз­мож­но­сти жучку остать­ся не­за­ме­чен­ным) долж­но вы­пол­нять­ся усло­вие n_B мень­ше n_C.

Един­ствен­ный ва­ри­ант остать­ся не­за­ме­чен­ным  — это дви­гать­ся под центр мо­не­ты. В этом слу­чае лучи, ис­хо­дя­щие от жучка, будут вы­хо­дить из под края мо­не­ты, толь­ко если угол их па­де­ния а на гра­ни­цу раз­де­ла стек­ло-вода будет мень­ше пре­дель­но­го, по­ка­зан­но­го на ри­сун­ке. Если

 альфа = альфа _пр, то  бета =90 в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка \circ пра­вая круг­лая скоб­ка . \qquad левая круг­лая скоб­ка 1 пра­вая круг­лая скоб­ка

За­пи­шем закон пре­лом­ле­ния для гра­ни­цы раз­де­ла стек­ло-вода:  синус альфа умно­жить на n_C= синус бета умно­жить на n_B.

Тогда для всех лучей, ко­то­рые не смо­гут выйти из под стек­ла в месте за гра­ни­цей мо­не­ты:

 синус альфа боль­ше дробь: чис­ли­тель: n_B, зна­ме­на­тель: n_C конец дроби ,

С дру­гой сто­ро­ны

 синус альфа = дробь: чис­ли­тель: r, зна­ме­на­тель: ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: r в сте­пе­ни левая круг­лая скоб­ка 2 конец ар­гу­мен­та плюс h в квад­ра­те пра­вая круг­лая скоб­ка конец дроби

Тогда по­лу­ча­ем не­ра­вен­ство:

 дробь: чис­ли­тель: r в квад­ра­те , зна­ме­на­тель: r в квад­ра­те плюс h в квад­ра­те конец дроби боль­ше левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: n_B, зна­ме­на­тель: n_C конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те или  дробь: чис­ли­тель: 2 h, зна­ме­на­тель: d конец дроби мень­ше ко­рень из: на­ча­ло ар­гу­мен­та: левая круг­лая скоб­ка дробь: чис­ли­тель: n_C конец ар­гу­мен­та , зна­ме­на­тель: n_B конец дроби пра­вая круг­лая скоб­ка в квад­ра­те минус 1.

Ответ: Если по­ка­за­те­ли пре­лом­ле­ния стек­ла и воды будут равны, то ни при каких усло­ви­ях пол­ная не­ви­ди­мость жучка не­воз­мож­на. Т. к. нас ин­те­ре­су­ют ве­ще­ствен­ные зна­че­ния r и h, то долж­но вы­пол­нять­ся усло­вие n_ B мень­ше n_ C , что при ре­аль­ных зна­че­ни­ях n_ B =1,33 левая круг­лая скоб­ка 3 пра­вая круг­лая скоб­ка и n_ C =1,5 вы­пол­ня­ет­ся. В осталь­ном видно, что стек­ло не долж­но быть толще, чем опре­делённое зна­че­ние, за­ви­ся­щее от диа­мет­ра мо­не­ты, т. е. чем боль­ше мо­не­та, тем толще может быть стек­ло.

Спрятать критерии
Критерии проверки:

Кри­те­рии оце­ни­ва­нияБаллы
Опре­де­ле­ние места воз­мож­ной «не­ви­ди­мо­сти»5
Закон пре­лом­ле­ния на гра­ни­це стек­ло-вода и пре­дель­ный угол (1)5
Усло­вие для не­вы­хо­да лучей из под стек­ла (не­ра­вен­ство)5
Усло­вие на со­от­но­ше­ние по­ка­за­те­лей пре­лом­ле­ния5
Со­от­но­ше­ние между h и d10
Мак­си­маль­ный балл30
Классификатор: Оп­ти­ка. Пре­лом­ле­ние света. Закон пре­лом­ле­ния света