snells lov og forplantning i breddelengde matteproblem

Her kan du stille spørsmål vedrørende problemer og oppgaver i matematikk på høyskolenivå. Alle som har kunnskapen er velkommen med et svar. Men, ikke forvent at admin i matematikk.net er spesielt aktive her.

Moderators: Vektormannen, espen180, Aleks855, Solar Plexsus, Gustav, Nebuchadnezzar, Janhaa

Post Reply
gill
Leibniz
Leibniz
Posts: 993
Joined: 24/03-2008 19:04

Skal vise hvor mye en stråle forskyver seg sidelengs gjennom et medium med tykkelse D ved innfallsvinkel og utfallsvinkel fra snells lov. Er et mattematisk problem og det jeg ikke skjønner er hvordan de kommer fram til det ene uttrykket for katet i fasiten.

Her er link til fasiten. Se på oppgave 3a og katetet jeg ikke finner fram til er:

[tex] \sqrt{n^2-sin^2x}[/tex]

x skal være teta

link:

https://acrobat.com/app.html#d=8LzuwGT8D*9EfoI9imptxg

Obs: kopierer hele linken og paste i nytt vindu ikke bare trykk på den del som er blå.
ærbødigst Gill
drgz
Fermat
Fermat
Posts: 757
Joined: 24/12-2008 23:22

Skriver om så det blir mindre rot:

Du vet:

[tex]\sin(x_2) = X/n[/tex], som gir deg [tex]X=n\cdot\sin(x_2)[/tex].

Pytagoras sier: [tex]n^2=X^2+D^2[/tex], eller [tex]D=\sqrt{n^2-X^2}[/tex]

Sett inn for [tex]X[/tex] og du har

[tex]D=\sqrt{n^2-n^2\sin^2(x_2)}[/tex]

Sett inn for [tex]\sin(x_2)[/tex], og du får

[tex]D=\sqrt{n^2-\sin^2(x_1)}[/tex] pga [tex]n^2[/tex] kanselleres i det andre leddet når du setter inn for [tex]\sin(x_2)[/tex].
Deretter er det plankekjøring å gjøre resten av oppgaven ;)
gill
Leibniz
Leibniz
Posts: 993
Joined: 24/03-2008 19:04

Er du sikker på at n er hypotenusen. I fysikk er det brytningsindeksen til det nye mediumet og blir større dess mindre vinkel strålen reiser med i forhold til det forrige mediumet:

[tex]n_1sinx_1=n_2sinx_2[/tex]

I oppgaven er det første mediumet luft og da er n cirka 1

(vet dette er fysikk men siden det kom et svar og det var det jeg ikke skjønte prøver jeg allikevel)
ærbødigst Gill
drgz
Fermat
Fermat
Posts: 757
Joined: 24/12-2008 23:22

Ai, jeg glemte helt at du holdt på med brytningsindekser - må sjekke en gang til i så fall. Synes [tex]n[/tex] i figuren var posisjonert slik at det ser ut som at den indikerer hypotenusen hehe :)
drgz
Fermat
Fermat
Posts: 757
Joined: 24/12-2008 23:22

Ser ikke helt hvordan man skal løse dette ut fra hvordan forslaget beskriver løsningen, uten å anta at hypotenusen er [tex]n[/tex].

Hvis man ikke kan anta det kommer jeg bare fram til

[tex]D=H\sqrt{1-(1/n)^2\sin^2(x_1)}[/tex], der H er hypotenusen, som jeg antar er det du også har kommet fram til?
gill
Leibniz
Leibniz
Posts: 993
Joined: 24/03-2008 19:04

ja prøvde å komme fram til det jeg og men det gir jo ingen mening. Uansett takk for at du så på det tror jeg mangler en forståelse av n her.
ærbødigst Gill
drgz
Fermat
Fermat
Posts: 757
Joined: 24/12-2008 23:22

Du har:
[tex]\tan(x_2) = X/D[/tex]
[tex]X = H*\sin(x_1)/n[/tex]
[tex]D = H*sqrt{1-(1/n)^2*\sin^2(x_1)}[/tex]

Sett inn:
[tex]\tan(x_2) = \frac{X}{D} = \frac{H*\sin(x_1)/n}{H*sqrt{1-(1/n)^2*\sin^2(x_1)}} = \frac{\sin(x_1)}{\sqrt{n^2-\sin^2(x_1)}[/tex]

som gir
[tex]X=\frac{D\sin(x_1)}{\sqrt{n^2-\sin^2(x_1)}}[/tex]

som føles litt som å gå i ring med ligningene som er tilgjengelig, men dog..

Ellers ser det ut til at øvingene har forandret seg siden den gang jeg tok faget ;)
gill
Leibniz
Leibniz
Posts: 993
Joined: 24/03-2008 19:04

Takk Shannon. Trengte å løse den der.
ærbødigst Gill
gill
Leibniz
Leibniz
Posts: 993
Joined: 24/03-2008 19:04

Sliter med b og. l fasit hvor de bruker trekant og sier at ene katet er [tex]n_0sinx[/tex] hvor x skal være teta ser det igjen ut som at n er hypotenus siden


[tex] \frac{n_0}{n_1}sinx[/tex] er vinkel som stråle går inn i det nye mediumet og hvis Hypotenus er n kan man fjerne n og få katetet uttrykt med
[tex]n_0sinx[/tex] (hvor x skal være teta). I tillegg ser det ut som de bruker n som hypotenus for cosinus og der.

Prøver å regne med tan men uten framgang :roll:
ærbødigst Gill
drgz
Fermat
Fermat
Posts: 757
Joined: 24/12-2008 23:22

Hvis kravene for total refleksjon er greie for deg, så har du:

[tex]n\cos(\alpha)\geq n_0[/tex]

Dette er det samme som

[tex]n\sin(\alpha)/\tan(\alpha)\geq n_0[/tex]

Du ser at [tex]\alpha[/tex] i 3b) er det samme som [tex]\theta_2[/tex] i 3a), med andre ord kan du benytte deg av at forholdet for [tex]\tan(\theta_2)[/tex] fra forrige deloppgave. Husk at du nå også opererer med at [tex]n_0\neq 1[/tex], slik at

[tex]\tan(\alpha) = \frac{n_0\sin(\theta)}{\sqrt{n^2-n_0\sin^2(\theta)}}[/tex] (bare gjør utregningen fra mitt forrige innlegg med [tex]\sin(\theta_2) = (n_0/n)\sin(\theta_1)[/tex], så ser du at det stemmer).

Setter du dette inn i ulikheten vil du få

[tex]\sqrt{n^2-n_0^2\sin^2(\theta)}\geq n_0[/tex]

Kvadrer på begge sider, flytt om på leddene slik at du isolerer [tex]\sin(\theta)[/tex], og vips vil du se at du har samme svar som LF.
Post Reply