Sbírka úloh z fyziky
pro základní a střední školy
tíhové zrychlení ... g = 10 m∙s-2
měrná tepelná kapacita vody ... c = 4 200 J/(kg∙°C)
Faradayova konstanta ... F = 9,65·104 C·mol-1
permitivita vakua ... ε0 = 8,85·10-12C2·N-1·m-2
rychlost světla ve vakuu ... c = 3·108 m·s-1
elementární elektrický náboj ... e = 1,6·10-19 C
Planckova konstanta ... 6,63·10-34 J·s
hmotnost elektronu ... me = 9,1·10-31 kg
Stefanova-Boltzmannova konstanta ... σ = 5,67 ∙ 10-8 W∙m-2∙K-4
měrná tepelná kapacita vody ... c = 4 200 J/(kg∙°C)
Faradayova konstanta ... F = 9,65·104 C·mol-1
permitivita vakua ... ε0 = 8,85·10-12C2·N-1·m-2
rychlost světla ve vakuu ... c = 3·108 m·s-1
elementární elektrický náboj ... e = 1,6·10-19 C
Planckova konstanta ... 6,63·10-34 J·s
hmotnost elektronu ... me = 9,1·10-31 kg
Stefanova-Boltzmannova konstanta ... σ = 5,67 ∙ 10-8 W∙m-2∙K-4
Optika
Optika Ze světelného zdroje umístěného pod hladinou vody o indexu lomu 1,33 vycházejí dva světelné paprsky. První z nich dopadá na hladinu pod úhlem 40°, druhý pod úhlem 50°. Diskutujte, jak se tyto paprsky budou z fyzikálního hlediska chovat na rozhraní voda - vzduch.
Řešení:
Při přechodu světelného paprsku z opticky hustšího prostředí (voda) do prostředí opticky řidšího (vzduch) nastává lom od kolmice. Při tzv. mezním úhlu dopadu αm (a při všech větších úhlech dopadu α) nastává úplný odraz světla. Protože mezní úhel pro průchod světla z vody do vzduchu je 49° (viz Poznámka), v prvním případě nastane lom světla a ve druhém případě dojde k odrazu světla (tzn. podle zákona odrazu se paprsek odrazí zpět pod stejným úhlem).
Nyní vypočítáme, pod jakým úhlem se bude lámat první paprsek:
α = 40°, β = ? °, n1 = 1,33, n2 = 1
Při výpočtu využijeme tzv. Snellův zákon lomu světla ve tvaru
Vyjádříme sin β
Číselně
Odpověď:
Paprsek dopadající pod úhlem 40° pronikne z vody do vzduchu a bude se lámat pod úhlem 59°.
Paprsek dopadající pod úhlem 50° se odrazí zpět pod úhlem 50°.
Poznámka:
Pro výpočet mezního úhlu (je-li řidším prostředím vakuum, popř. vzduch) platí vztah
Číselně
