题目内容

已知水的折射率为
4
3
,在水下距离水面H=m处放一个强点光源,则可在水面见到一个圆形透光面,求这个圆形透光面的半径R.若水面上见到的透光面正在减小,问这个光源正在上浮还是下沉?
如图所示,当光从水中折射进入空气中且折射角等于90°时对应的半径最大,即恰好发生全反射时,透光水面对应的半径最大.
设此时的半径为R,根据折射定律有n=
1
sinC
=
3
4

又sinC=
R
R2+H2

代入解得R=3m.
由于发生全反射时入射角的大小不变,故对应的入射光线的方向与原来的入射光线平行,如图,根据相似三角形知光源S到水面的距离减小,故光源在上浮. 
答:这个圆形透光面的半径R是3m.水面上见到的透光面正在减小时,光源正在上浮.
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