Для решения задачи о преломлении света воспользуемся законом Снелля, который гласит:
[
n_1 \cdot \sin(\theta_1) = n_2 \cdot \sin(\theta_2)
]
где:
- ( n_1 ) — показатель преломления первой среды (воздуха, ( n_1 = 1 ));
- ( n_2 ) — показатель преломления второй среды (воды, ( n_2 = 4.3 ));
- ( \theta_1 ) — угол падения;
- ( \theta_2 ) — угол преломления.
Из условия задачи известно, что угол между отражённым и преломлённым лучами равен 90°. Это означает, что
[
\theta_1 + \theta_2 = 90^\circ
]
Таким образом, если обозначить угол падения как ( \theta_1 ), то угол преломления можно выразить как:
[
\theta_2 = 90^\circ - \theta_1
]
Подставим это значение в закон Снелля:
[
1 \cdot \sin(\theta_1) = 4.3 \cdot \sin(90^\circ - \theta_1)
]
Поскольку (\sin(90^\circ - \theta_1) = \cos(\theta_1)), это уравнение можно переписать как:
[
\sin(\theta_1) = 4.3 \cdot \cos(\theta_1)
]
Разделим обе стороны на (\cos(\theta_1)) (при условии, что (\cos(\theta_1) \neq 0)):
[
\tan(\theta_1) = 4.3
]
Теперь найдем угол ( \theta_1 ):
[
\theta_1 = \arctan(4.3)
]
Используя калькулятор:
[
\theta_1 \approx 77.4^\circ
]
Таким образом, округляя до целого значения, угол падения ( \theta_1 ) составляет:
[
\theta_1 \approx 77^\circ
]
Ответ: Угол падения луча ( \theta_1 ) равен ( 77^\circ ).