ОСТИ. Задачи
Рассмотрите таблицу, содержащую некоторые характеристики планет
Солнечной системы. Размеры и параметры орбит даны в сравнении с
Планетой Земля.
Имя
Диаметр
Macca
Меркурий
Венера
Земля
Марс
Юпитер
Сатурн
Уран
Нептун
0.38
0, 95
1
0,53
112
9,5
4
3,9
0,06
0,82
1
0,11
318
95,2
14,6
17,2
Орбитальный
радиус (а.е.)
0.39
0, 72
1
15
5.2
9,5
19,2
30.1
Период обращения Период вращения
(земных лет) (земных суток)
0.24
58,6
0.62
243
1
1
19
1
11,9
0,41
29,5
0,43
84
0,72
165
0,67
Масса Земли- 5.97 x 10 кг
Радиус Земли- 6 400 000 м
Радиус орбиты Земли-150000000 км
ответ: При заданном условии полное внутреннее отражение луча невозможно. ответ А)
Объяснение: Закон преломления имеет вид n1*sinQ1 = n2*sinQ2. Здесь: n1 – показатель преломления среды, из которой свет падает на границу раздела сред; n2 - показатель преломления среды, в которую свет проходит после границу раздела сред; Q1 - угол падения луча на поверхность раздела сред; Q2 – угол преломления луча на границе раздела сред.
Что бы произошло полное внутренне отражение необходимо, что бы угол преломления был равен 90 градусов. При этом величина n2*sinQ2 = sin90*√ 2 = 1*√2 будет больше единицы. Но если луч света идет из воздуха, для которого n1 = 1, то величина выражения n1*sinQ1 не может быть больше 1, поскольку sinQ1 не может быть больше 1. sinQ1 может равняться единице при угле падения луча = 90 градусов. При этом луч будет скользящим по поверхности раздела, и он вообще не преломится. Но, предположим, что угол падения чуть-чуть меньше 90 градусов и преломление луча произойдет, т.е. луч света войдет в стекло. Но, все равно, примем sinQ1 = 1. При этом записанный выше закон должен обязательно выполняться. Таким образом, n2*sinQ2 = 1. Отсюда найдем, что угол преломления Q2 = arcsin(1/n2) = arcsin(1/√2) = 45 градусов. Выше было указано, что для полного внутреннего отражения необходимо, что бы угол преломления был бы 90 градусов, а мы показали, что он не может быть более 45 градусов. Таким образом, если свет идет из воздуха (из оптически менее плотной среды) в стекло (в оптически более плотную среду) то полное внутреннее отражение невозможно. Оно (полное внутренне отражение) возможно, когда свет идет из стекла в воздух.