На дне прозрачного пруда лежит толстый лист стекла, толщиной h (показатели преломления и 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.
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
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
то
Тогда для всех лучей, которые не смогут выйти из под стекла в месте за границей монеты:
С другой стороны
Тогда получаем неравенство:
или
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 что при реальных значениях и 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.