E 2008. nov. 3. Sz 2. 7777

Derékszögű, egyenlő szárú háromszög alakú üveghasábba fényt bocsátunk az ábrán látható módon, az átfogó síkjára merőlegesen. A \(30\ \mathrm{cm}\) hosszúságú átfogó szélétől \(5\ \mathrm{cm}\)‑re lép be a fény a hasábba. 
 

Mennyi ideig lesz a fény a hasábban, ha a fény sebessége az üvegben \(\displaystyle 200\ 000\ \mathrm{\frac{km}{s}}\)?

$\mathit{\Delta} t=1,5\cdot 10^{-9}\ \mathrm{s}$

A fény útjának meghatározása az üvegprizmában:

Az átfogón való átjutás vizsgálata:

1 pont

(A fény irányváltoztatás nélkül megy tovább.)

A befogót elérő sugár beesési szögének megállapítása:

1 pont

A beesési szög a befogón $45^\circ $.

(Elég a beesési szög rajzon való jelölése.)   

  

A törésmutató meghatározása:

\[n=\frac{c_2}{c_1}=\frac{2}{3}\]

1 pont

A határszög (kritikus szög) meghatározása:

\[\sin{\alpha_{\mathrm{h}}}=n=\frac{2}{3}\]

\[\alpha_{\mathrm{h}}=41,8^\circ\]

2 pont   
(bontható)

(Ha a vizsgázó bármilyen helyes elméleti úton arra a következtetésre jut, hogy a befogókon létrejön a teljes visszaverődés, de nem számolja ki a határszöget, a 2 pont megadható.)

A befogón való teljes visszaverődés megállapítása:

1 pont

A beesési szög nagyobb, mint a határszög, ezért teljes visszaverődés következik be.

(Az egy pont csak akkor adható meg, ha a jelölt utal arra, hogy a beesési szög nagyobb, mint a határszög.)

A fény további útjának meghatározása:

1 + 1 pont

  

(Elég a rajzon történő ábrázolás.)

A fény teljes úthosszának meghatározása:

\[s=(5+20+5)\ \mathrm{cm}=30\ \mathrm{cm}\]

2 pont   
(bontható)

Az üveghasábban töltött idő meghatározása:

\[\mathit{\Delta} t=\frac{s}{c_{\mathrm{üveg}}}\]

\[\mathit{\Delta} t=\frac{0,3\ \mathrm{m}}{2\cdot 10^8\ \mathrm{\displaystyle \frac{m}{s}}}\]

\[\mathit{\Delta} t=1,5\cdot 10^{-9}\ \mathrm{s}\]

2 pont   
(bontható)

Összesen: 12 pont