سوال ۱۴ — سؤال ۱۴ امتحان نهایی فیزیک ۳ تجربی — مرداد ۱۴۰۳

الف) $\dfrac{\sin\theta_2}{\sin\theta_1} = \dfrac{v_2}{v_1} \Rightarrow \dfrac{\sin 37^\circ}{\sin 53^\circ} = \dfrac{v_2}{400} \Rightarrow v_2 = 300\ \mathrm{m/s}$

ب) برابر است.

الف) در قانون شکست، زاویه‌ها را همیشه از خط عمود بر مرز (خط‌چین) اندازه می‌گیریم، نه از خود سطح مرز.

• در محیط ۱، زاویهٔ $37^\circ$ بین پرتو و سطح مرز است؛ پس زاویهٔ تابش (با خط عمود) برابر است با $\theta_1 = 90^\circ - 37^\circ = 53^\circ$.
• در محیط ۲، زاویهٔ $37^\circ$ بین پرتو و خط عمود است؛ پس زاویهٔ شکست $\theta_2 = 37^\circ$ است.

قانون شکست بر حسب تندی موج:

$$\frac{\sin\theta_2}{\sin\theta_1} = \frac{v_2}{v_1}$$ $$\frac{\sin 37^\circ}{\sin 53^\circ} = \frac{v_2}{400} \Rightarrow \frac{0.6}{0.8} = \frac{v_2}{400}$$ $$v_2 = 400 \times \frac{0.6}{0.8} = 300\ \mathrm{m/s}$$

این نتیجه با شکل هم جور است: پرتو در محیط ۲ به خط عمود نزدیک‌تر شده ($37^\circ < 53^\circ$)، یعنی وارد محیطی شده که تندی موج در آن کمتر است.

ب) برابر است. بسامد موج را چشمه تعیین می‌کند و با رفتن موج از یک محیط به محیط دیگر تغییر نمی‌کند. آنچه تغییر می‌کند تندی و طول موج است ($v = \lambda f$)؛ در محیط ۲ که تندی کمتر است، طول موج هم کوتاه‌تر است.