Fysiikan lasku valon kulusta

Seuraa 
Viestejä45973
Liittynyt3.9.2015

Aloitinpa lukion fysiikan kertaamisen pääsykokeita varten ja eräs vanha Teknillisen korkeakoulun tehtävä vuodelta 1986 ei aukea millään, vaikka jo toista päivää olen sitä miettinyt ja hahmotellut paperille uudestaan ja uudestaan. Tehtävä on Tammen kustantamasta Fysiikka 2-kirjasta sivulta 245 ja tehtävänumero 3-36. Tehtävään sisältyy kuva, joka hahmottaa paremmin tilanteen, mutta kirjaa omistamattomille koitan kirjoittaen selittää tilanteen.

Lasilevy sijaitsee nesteessä kuvan mukaisesti. Valo osuu lasin pintaan sellaisessa kulmassa, että heijastunut säde ja taittunut säde ovat kohtisuorassa toisiaan vastaan. Heijastunut säde kohtaa nesteen ja ilman välisen rajapinnan. Kulma alfa1 on kokonaisheijastuksen rajakulman suuruinen. Laske nesteen pinnan ja lasilevyn pinnan välinen kulma beeta. Taitekertoimet ovat seuraavat: n1=1,00 (ilma), n2=1,45 (neste) ja n3=1,51 (lasi).

Eli kuvassa on nesteen täyttämässä astia, jonne on asetettu pohjalle vinosti lasilevy. Tähän lasilevyyn tulee hieman yläviistosta vasemmalta valonsäde, josta heijastuu ja taittuu oma osansa valosta. Heijastuneen ja taittuneen säteen välinen kulma on 90 astetta. Lasilevy on paksu ja valon kulku lasilevyn sisällä on huomioitava. Alfa1 on lasilevyn pinnasta heijastuneen säteen ja pinnan normaalin välinen kulma. Beeta on lasilevyn suuntaisen piirretyn jatkeen ja nesteen pinnan välinen kulma.

Olen laskenut alfa1:n, mutta sitten tyssäsi. Ongelmaksi on meikäläiselle osoittautunut geometrinen hahmotus, jonka avulla ilmeisesti pitäisi löytää jokin yhdensuuntaisuus tms. kahden kolmion välillä ja ratkaista jokin kulma lasilevyn taitto- ja heijastuspisteen lähellä. Tästä eteenpäin käytettäisiin ilmeisesti annettua n3:n arvoa apuna ja ratkaistaisiin uusi kulma. Lopulta ratkaistaisiin beeta.

Kommentit (5)

Vierailija

jartsa
Junnu
Tossa vielä nopeasti väsäämäni kuva. Punaset töherrykset siis tarkoittavat suoraa kulmaa alhaalla, keskellä alfa1 ja oikealla beeta.

http://img56.imageshack.us/my.php?image=kuva1xy5.jpg




Eiks valon tule tulla ihan tietyssä kulmassa lasiin jotta käy niinkun
noin? (Siis niin että taittuvan ja heijastuvan kulma on 90)[/quote]


Nyt kun sanoit, niin eikös polarisaatiossa ole juuri noin? Typerästi tuo tehtävä on vain ennen kyseisen aiheen läpikäyntiä, ettei tullut mieleenkään ajatella tehtävää noin.

Kokeilen vielä tuon kautta ja jos ei lähde niin sitten ihmetellään lisää...

Vierailija

Ratkaisuun riittää ehto, että lasista heijastunut ja taittunut säde ovat kohtisuorassa toisiaan vastaan. Polarisaatiosta ei tarvitse tietää mitään.

Uusimmat

Suosituimmat