ĐGNL ĐHQG Hà Nội - Khoa học tự nhiên - Định luật khúc xạ ánh sáng

Một cái máng nước sâu 30 cm rộng 40 cm có hai thành bên thẳng đứng. Lúc máng cạn nước thì bóng râm của thành A kéo dài tới đúng chân thành B đối diện. Người ta đổ nước vào máng đến độ cao h

8/11

Một cái máng nước sâu 30 cm rộng 40 cm có hai thành bên thẳng đứng. Lúc máng cạn nước thì bóng râm của thành A kéo dài tới đúng chân thành B đối diện. Người ta đổ nước vào máng đến độ cao h bằng 2/3 độ cao của thành thì bóng của thành A ngắn bớt đi một đoạn d so với trước. Biết chiết suất của nước là \(n = \frac{4}{3}\). Xác định d.

4,8cm

5cm

5,8cm

5,8m

Giải thích

Từ hình vẽ ta thấy: \[\sin i = \frac{{A'I}}{{AI}} = \frac{{CB}}{{AB}} = \frac{{40}}{{\sqrt {{{30}^2} + {{40}^2}} }} = 0,8\]

\[ \Rightarrow \frac{1}{{{{\sin }^2}i}} = 1 + \frac{1}{{{{\tan }^2}i}} \Rightarrow \frac{1}{{{{0,8}^2}}} = 1 + \frac{1}{{{{\tan }^2}i}} \Rightarrow \tan i = \frac{4}{3}\]

Áp dụng công thức định luật khúc xạ ánh sáng, ta có:

\[\sin i = n\sin r \Rightarrow \sin r = \frac{{\sin i}}{n} = \frac{{0,8}}{{\frac{4}{3}}} = 0,6\]

\[ \Rightarrow \frac{1}{{{{\sin }^2}r}} = 1 + \frac{1}{{{{\tan }^2}r}} \Rightarrow \frac{1}{{{{0,6}^2}}} = 1 + \frac{1}{{{{\tan }^2}r}} \Rightarrow \tan r = 0,75\]

Lại có: \[h = II' = \frac{2}{3}AC = \frac{2}{3}.30 = 20\left( {cm} \right)\]

Ta có: \(\left\{ {\begin{array}{*{20}{c}}{I\prime B = h.tani}\\{I\prime D = h.tanr}\end{array}} \right. \Rightarrow d = I\prime B - I\prime D = h(tani - tanr)\)

\[ \Rightarrow d = 20.(\frac{4}{3} - 0,75) \approx 5,8(cm)\]

Đáp án cần chọn là: C