Дорогие учащиеся! Давайте рассмотрим каждую из задач, начиная с графических представлений, и затем подробно разберем решение.
Задача 65.1
Под каким углом должен падать луч на плоское зеркало, чтобы отраженный луч был перпендикулярен падающему?
Рисунок:
/| (отраженный луч)
/ |
/ |
/ |θ2
/ |
/θ1 |
/______ |
(плоское зеркало)
Решение:
По закону отражения угол падения равен углу отражения:
[
θ_1 = θ_2
]
где ( θ_1 ) – угол падения, ( θ_2 ) – угол отражения.
Условие задачи гласит, что отраженный луч должен быть перпендикулярен падающему. Это означает, что:
[
θ_1 + θ_2 = 90°
]
Подставляя, получаем:
[
θ_1 + θ_1 = 90° \Rightarrow 2θ_1 = 90° \Rightarrow θ_1 = 45°
]
Ответ: Угол падения должен составлять 45°.
Задача 65.3
На сколько градусов увеличится угол между падающим на плоское зеркало и отраженными лучами при увеличении угла падения на 8°?
Рисунок:
/| (отраженный луч)
/ |
/ |
/ |θ2
/θ1 |
/______|
Решение:
Угол между падающим лучом и отражённым равен:
[
θ_{между} = θ_1 + θ_2 = θ_1 + θ_1 = 2θ_1
]
Если угол падения увеличивается на 8°, то новый угол падения будет:
[
θ_1' = θ_1 + 8°
]
Новый угол между падающим и отражённым лучами:
[
θ_{между}' = 2θ_1' = 2(θ_1 + 8°) = 2θ_1 + 16°
]
Таким образом, изменение угла между лучами составит:
[
Δθ_{между} = θ_{между}' - θ_{между} = (2θ_1 + 16°) - 2θ_1 = 16°
]
Ответ: Угол между лучами увеличится на 16°.
Задача 65.5
Во сколько раз увеличится расстояние между предметом и его изображением в плоском зеркале, если зеркало передвинуть в то место, где было изображение?
Рисунок:
П Z
| |
[P]----[M]
|Z|
Решение:
Пусть расстояние от предмета ( P ) до зеркала ( M ) равно ( d ).
Изображение ( Z ) в плоском зеркале располагается на таком же расстоянии от зеркала:
[
d_{изображения} = d
]
Изначально расстояние ( D ) между предметом и его изображением равно:
[
D = d + d = 2d
]
Если зеркало передвинуть в место изображения, расстояние до предмета изменится на:
[
D' = 0 + d = d
]
Таким образом, новое расстояние будет равно:
[
\frac{D'}{D} = \frac{d}{2d} = \frac{1}{2}
]
Ответ: Расстояние уменьшится в 2 раза.
Задача 65.7
Плоское зеркало поворачивается на угол 27°. На какой угол повернется отраженный луч?
Рисунок:
(плоское зеркало)
/|
/ |
/ |
/ |
/ |
/θ |
/______|
Решение:
При повороте зеркала угол отражения изменяется вдвое:
[
θ_{новый} = 2 * угол_{поворота}
]
В данном случае:
[
θ_{новый} = 2 * 27° = 54°
]
Ответ: Отраженный луч повернется на 54°.
Задача 65.9
Два плоских зеркала располагаются под углом друг к другу, и между ними помещается точечный источник света. Расстояние от этого источника до одного зеркала 3 см, до другого - 4 см. Расстояние между первыми изображениями 10 см. Найдите угол между зеркалами.
Рисунок:
/
/|
/ |
/ |
/ |
/ |
З2/ |
/______ |
| /
|(I1) |(I2)
| |
|______|
Решение:
Обозначим угол между зеркалами как ( θ ).
Параллельное движение изображений между зеркалами происходит дважды. Используем формулу:
[
I1I2 = d_1 + d_2 = 10 \text{ см}
]
где ( d_1 ) и ( d_2 ) – расстояния от источника света до зеркал.
Из геометрии следует:
[
I1I2 = 2 \cdot d \cdot \sin \left( \frac{θ}{2} \right)
]
где ( d = 3 + 4 = 7 ) см.
Таким образом,
[
10 = 2 \cdot 7 \cdot \sin\left( \frac{θ}{2} \right)
]
[
\sin\left( \frac{θ}{2} \right) = \frac{10}{14} = \frac{5}{7}
]
Находим угол:
[
\frac{θ}{2} = \arcsin\left(\frac{5}{7}\right)
]
Таким образом,
[
θ = 2 \cdot \arcsin\left(\frac{5}{7}\right) \approx 2 \cdot 0.781 \approx 1.56 \text{ радиан} \approx 89.5°
]
Ответ: Угол между зеркалами приблизительно 89.5°.
Если вам нужна дополнительная помощь, не стесняйтесь спрашивать! Удачи на экзаменах!