Рассчитай время, за которое свет пройдёт по световоду длиной L=77 км, если предельный угол отражения вещества, из которого выполнены сердцевина световода а=60° (показатель преломления оболочки световода равен 1).
Для того, чтобы понять, как свет проходит по световоду, нужно представить себе, что световод — это труба, в которой свет движется от одного конца к другому. Внутри световода есть сердцевина, которая выполнена из вещества с определенным показателем преломления. Оболочка световода также имеет свой показатель преломления.
Когда свет попадает на границу между сердцевиной и оболочкой под определенным углом, он отражается и продолжает движение по сердцевине. Если угол падения света на границу больше предельного угла отражения, то свет не сможет пройти через границу и останется в оболочке световода.
Для расчета времени, за которое свет пройдет по световоду, нужно использовать формулу:
t = L / (c/n)
где t — время, L — длина световода, c — скорость света в вакууме (около 299 792 458 м/с), n — показатель преломления сердцевины световода.
Для решения задачи нужно найти предельный угол отражения и показатель преломления сердцевины световода. Предельный угол отражения для вещества с показателем преломления 1,5 (как у стекла) равен примерно 42 градусам. Для вещества с показателем преломления 1 предельный угол отражения равен 90 градусам.
Таким образом, если предельный угол отражения вещества, из которого выполнены сердцевина световода, равен 60 градусам, то свет будет отражаться внутри сердцевины и не покинет ее. Значит, показатель преломления сердцевины должен быть меньше 1,5.
Пусть показатель преломления сердцевины равен 1,2. Тогда время, за которое свет пройдет по световоду длиной 77 км, будет равно:
t = 77 000 м / (299 792 458 м/с / 1,2) ≈ 0,256 секунд.
Таким образом, свет пройдет по световоду за примерно четверть секунды.
Большинство посетителей сайта в данный момент переходят на страницу: Задача: Водонапорный резервуар водопровода