Zadanie 3.2 — Optyka · Matura 2025, poziom Rozszerzony

Matura 2025 • Maj • Rozszerzony • Stara formuła • Zad. 3.2

3 pkt

Optyka

Informacja do zadania:

Fale dźwiękowe o dużych częstotliwościach (np. ultradźwięki) mogą w ośrodkach rozchodzić się w postaci wąskich wiązek. Gdy wiązka fali ultradźwiękowej pada na granicę dwóch ośrodków, to – w zależności m.in. od kąta padania na tę granicę – może częściowo wniknąć do drugiego ośrodka i częściowo się odbić od granicy albo może całkowicie się odbić od granicy ośrodków.

W zadaniu przyjmij, że:

wartość prędkości dźwięku w powietrzu jest równa $v_{p} = 340 m/s$
wartość prędkości dźwięku w wodzie jest równa $v_{w} = 1450 m/s$ .

Zwróć uwagę na to, że wartość prędkości dźwięku w wodzie jest większa od wartości prędkości dźwięku w powietrzu.

Zadanie 3.2

Rozważamy wiązkę ultradźwięków, która biegnie w powietrzu i pada na taflę wody pod kątem $α_{p} = 4 5^{\circ}$ . Tylko jeden z rysunków A–C prawidłowo przedstawia dalszy bieg tej wiązki ultradźwięków od granicy powietrze – woda. Kreską przerywaną oznaczono linie pomocnicze.

zad3_2_rysA zad3_2_rysB zad3_2_rysC

Ustal dalszy bieg wiązki ultradźwięków od granicy powietrze – woda.

Wykorzystaj odpowiednie prawa / zależności fizyczne i wykonaj niezbędne obliczenia, które doprowadzą do tego ustalenia.

Następnie zaznacz rysunek (spośród A–C), na którym prawidłowo przedstawiono dalszy bieg wiązki ultradźwięków od granicy powietrze – woda.