Зовнішнє незалежне оцінювання - комплексне видання
Частина ІІ ПРИЙОМИ РОЗВЯЗУВАННЯ ТИПОВИХ ЗАДАЧ
КОЛИВАННЯ І ХВИЛІ. ОПТИКА
3. ОПТИКА
3.1. Задачі на закони геометричної оптики (див. п. 4.2.2, 4.2.3, с. 169, 170)
3.1.1.* На плоске дзеркало падає вертикально вниз промінь світла (див. рисунок). Визначте (у градусах), під яким кутом а до горизонту треба розташувати дзеркало, щоб відбитий промінь утворив із горизонтом кут 20°.
Розв'язання
Виконаємо рисунок, на якому зобразимо перпендикуляр DO, встановлений з точки падіння промінів, і горизонтальну пряму ОС.
Для більш зручного пояснення введемо буквені позначення (у випадку самостійного розв'язання, якщо немає завдань відкритого типу, їх вводити не обов'язково).
За умовою задачі маємо:
∠АВОС = 20° — кут між відбитим променем та горизонтом;
∠ AOC = 90° — промінь АО напрямлений вертикально вниз.
Отже, ∠АОВ = ∠АОС + ∠СОВ = 90о + 20° = 110°.
За законом відбивання світла:
∠AOD = ∠DOB = 
= 55°.
∠NOC = ∠AOD = 55° — як кути із взаємно перпендикулярними сторонами (AO 
ОС, DO ON).
∠KNO = ∠NOC = 55° — як внутрішні різносторонні. Отже, а = 55°.
Відповідь: 55°.
Під час розв'язування задач на застосування закону відбивання світла слід користуватися таким алгоритмом.
1. Виконати схематичний рисунок, на якому:
✵ зобразити промені, які надано в умові задачі;
✵ встановити перпендикуляр з точки падіння променя до поверхні дзеркала;
✵ позначити кути, надані в умові, та кути падіння і відбивання.
2. Згадати закон відбивання світла: кут відбивання дорівнює куту падіння (ці кути краще позначати однаковими буквами).
3. Згадати ознаки рівності кутів, у тому числі:
✵ кути із взаємно паралельними сторонами є рівними;
✵ кути із взаємно перпендикулярними сторонами є рівними;
✵ внутрішні різносторонні кути є рівними.
Уважно читайте умову задачі. Деяких даних, які нерідко проходять повз увагу, потім бракує для розв'язання.
3.1.2. Світловий промінь переходить із середовища 1 в середовище 2 (див. рисунок). Швидкість поширення світла в середовищі 1 становить 2,4 ∙ 108 м/с, швидкість поширення світла у вакуумі — 3 ∙ 108 м/с. Позначте НЕнравильне твердження.
A |
Швидкість поширення світла у середовищі 2 дорівнює 1,6 ∙ 108 м/с |
Б |
Кут падіння променя більший від кута заломлення |
В |
Показник заломлення середовища 2 відносно середовища 1 становить — |
Г |
Абсолютний показник заломлення середовища 1 становить 1,25 |
Розв'язання
1) Встановимо перпендикуляр з точки падіння променів та позначимо кут падіння а і кут заломлення у (див. рисунок).
Як бачимо, кут падіння більший від кута заломлення. Твердження Б є правильним.
2) Абсолютний показник заломлення середовища 1 становить:
n = 
Твердження Г є правильним.
Під час розв'язання подібних задач слід накреслити схематичний рисунок, на якому:
✵ зобразити проміні, наведені в умові задачі;
✵ встановити з точки падіння променя перпендикуляр до межі поділу середовищ;
✵ позначити кути падіння та заломлення.
Слід згадати, що:
✵ абсолютний показник заломлення показує, у скільки разів швидкість поширення світла в речовині менша ніж у вакуумі:
n = 
;
3) Знайдемо показник заломлення середовища 2 відносно середовища І.
За визначенням n21 = 
.
З рисунка бачимо, що sina = 
, де d — відстань між лініями сітки.
Твердження В є правильним.
4) Оскільки n21 = 
, то 
= 1,8 ∙ 108 (м/с).
Твердження А є неправильним.
Відповідь: А.
✵ відносний показник заломлення показує, у скільки разів швидкість поширення світла у середовищі 1 відрізняється від швидкості поширення світла в середовищі 2:
n21 = ;
✵ відносний показник заломлення дорівнює відношенню синуса кута падіння а до синуса кута заломлення у:
n21 = .
Задачі для самостійного розв'язання
3.1.3.* Сонячні промені падають на плоске дзеркало (див. рисунок), розташоване під кутом 70° до горизонту, а після відбивання від нього освітлюють дно вузького глибокого вертикального колодязя. Визначте (у градусах), під яким кутом до горизонту падають сонячні промені.
3.1.4.* За який час світло доходить від дна озера глибиною 900 м до поверхні води? Показник заломлення води відносно повітря дорівнює 
.
Вважайте, що швидкість поширення світла у повітрі дорівнює швидкості поширення світла у вакуумі і становить 3 ∙ 108 м/с.
А |
Б |
В |
Г |
2,25 мкс |
3 мкс |
4 мкс |
18 мкс |
3.1.5. Світло падає з повітря на поверхню деякої прозорої речовини під кутом 45°. Визначте абсолютний показник заломлення цієї речовини, якщо заломлене світло поширюється під кутом 60° до поверхні поділу середовищ.
А |
Б |
В |
Г |
|
|
|
|
