В дно водоёма вертикально вбита свая, находящаяся полностью под водой. Высота сваи H=2 м Солнечный свет падает на поверхность воды под углом α=45∘. Найти длину тени от сваи на дне водоёма.
Для начала попробуем представить физику процесса. Свет падает на поверхность воды не вертикально, а под углом α = 45 градусов, преломляется, после чего распространяется под другим углом β. Свая высотой H = 2 метра, отбрасывает тень на дно, длиной L, которую следует найти. Делаем рисунок
По закону преломления света, углы падения и преломления связаны соотношением: sinα/sinβ = n2/n1, где n1 - показатель преломления воздуха 1,0003, который близок к 1 и им можно пренебречь, n2 - показатель преломления воды 1,333. Таким образом:
sinα/sinβ = n2
sinβ = sinα/n2 = sin45°/1,333 = 0,53
β = arcsin0.53 = 32°
Далее чистая геометрия. tgβ - это отношение противолежащего катета L к прилежащему H.
tgβ = L/H. Отсюда L = H*tgβ = 2*tg32° = 2*0,625 = 1,25 м.
Ответ: Длина тени 1,25 метра.