Находим полный путь прошедшего луча в воде и в воздухе.
Путь в воде:
Толщина слоя воды - 20 см = 0,2 м
По закону преломления света в среде, нормаль к границе раздела сред должна быть перпендикулярна падающему лучу.
Пусть A - начало падающего луча на зеркало, B - точка пересечения луча с границей воды и C - точка пересечения луча с зеркалом.
Под углом падения по отношению к нормали к границе сред нормаль находится в другом среде, принимая угол падения i1. Также внутри воды преломленный луч из C должен попасть в зеркало под углом i2, принимая за нормаль прямую, параллельную вертикальной оси, проходящей в направлении от начала координат к нижней части зеркала.
Из закона Снеллиуса , где n1 - показатель преломления воды, n2 - показатель преломления воздуха:
n1*sin(i1) = n2*sin(i2)
Пусть BC = h. Тогда из прямоугольника ABC:
AB^2 + BC^2 = AC^2
AC = h / cos(i1) .
Внутри зеркала луч проходит без изменения направления, поэтому может быть продолжен от C до D и из D пройти обратно соответственно до границы сред. Второй прямоугольник получен из АСD:
AD^2 + CD^2 = AC^2
Чтобы наша модель была точной, мы не будем учитывать потери интенсивности света. Это значит, что числителем уравнения выполняется примерно простое отношение:
h / cos(i1) = h / cos(i2) = h / cos(i1)
Пусть угол между зеркалом и вертикальной осью равен углу ECF. Тогда из треугольника ЕСF, где EF = ноль (луч проходит через авзнецентральную точку зеркала) и углу FCE = 45:
Решение к задаче по физике представлено в виде картинки и приложено к ответу