
Школьник на уроке физики получил вогнутое полусферическое зеркало радиусом R и лазерную указку, дающую узкий параллельный пучок света с длиной волны
Он пустил луч света от указки параллельно главной оптической оси зеркала
на расстоянии х от нее (см. рис.). Затем школьник так подобрал расстояние х, что луч, отразившись от зеркала один раз, отклонился от оси
на максимальный угол
и вышел за пределы зеркала. Чему при таком отражении равен модуль изменения импульса каждого фотона лазерного луча?
Решение. Построим, согласно закону отражения света, ход крайнего луча при однократном его отражении от зеркала (см. рис.). Угол падения луча на зеркало равен углу
между лучом и радиусом зеркала, проведенным в точку А падения этого луча. Угол отражения также равен
и крайний отраженный луч должен, очевидно, касаться края полусферического зеркала в точке В.
Треугольник ОАВ в силу равенства OA = OB = R является равнобедренным, При этом
Угол отклонения крайнего луча Таким образом, луч лазерной указки в результате отражения отклоняется от главной оптической оси зеркала на максимальный угол
При отражении света от зеркала импульс фотона поворачивается на угол
а модуль импульса фотона не меняется и остается равным
Следовательно, вектор изменения импульса фотона
является основанием равнобедренного треугольника с боковыми сторонами длиной p и углом
при основании.
Поэтому искомый модуль изменения импульса фотона равен
Ответ:
| Критерии оценивания ответа на задание С6 | Баллы |
|---|---|
| Приведено полное решение, включающее следующие элементы: I) записаны положения теории и физические законы, закономерности, применение которых необходимо для решения задачи выбранным способом; II) описаны все вводимые в решении буквенные обозначения физических величин (за исключением обозначений констант, указанных в варианте КИМ, и обозначений, используемых в условии задачи); III) проведены необходимые математические преобразования (допускается вербальное указание на их проведение) и расчеты, приводящие к правильному числовому ответу (допускается решение «по частям» с промежуточными вычислениями); IV) представлен правильный ответ с указанием единиц измерения искомой величины. | 3 |
| Правильно записаны все необходимые положения теории, физические законы, закономерности, и проведены необходимые преобразования. Но имеются следующие недостатки. Записи, соответствующие пункту II, представлены не в полном объеме или отсутствуют. ИЛИ В решении лишние записи, не входящие в решение (возможно, неверные), не отделены от решения (не зачеркнуты, не заключены в скобки, рамку и т. п.). ИЛИ В необходимых математических преобразованиях или вычислениях допущены ошибки, и (или) преобразования/вычисления не доведены до конца. ИЛИ Отсутствует пункт IV, или в нем допущена ошибка. | 2 |
| Представлены записи, соответствующие одному из следующих случаев. Представлены только положения и формулы, выражающие физические законы, применение которых необходимо для решения задачи, без каких-либо преобразований с их использованием, направленных на решение задачи, и ответа. ИЛИ В решении отсутствует ОДНА из исходных формул, необходимая для решения задачи (или утверждение, лежащее в основе решения), но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. ИЛИ В ОДНОЙ из исходных формул, необходимых для решения задачи (или в утверждении, лежащем в основе решения), допущена ошибка, но присутствуют логически верные преобразования с имеющимися формулами, направленные на решение задачи. | 1 |
| Все случаи решения, которые не соответствуют вышеуказанным критериям выставления оценок в 1, 2, 3 балла | 0 |
| Максимальное количество баллов | 3 |
PDF-версии: