Ilustracje przedstawiają schematycznie mechanizm powstawania mirażu...- Zadanie 16.6.12.: Zrozumieć fizykę 4. Zakres rozszerzony

Rozwiązanie

Uzasadnienie:

Rozważamy a) miraż dolny.

Przy powierzchni piasku temperatura jest najwyższa, a im wyżej się przemieszczamy tym zmniejsza się ona, czyli:

$T_{4} > T_{3} > T_{2} > T_{1}$

W przypadku a) możemy zauważyć, że idąc od góry kąt załamania na poszczególnych warstwach jest coraz większy, czyli współczynnik warstwy, na której promień ulega załamaniu zmniejsza się (zgodnie z prawem załamania). Świadczy o tym również zjawisko całkowitego wewnętrznego odbicia pomiędzy warstwą 3 i 4, ponieważ występuje ono tylko w przypadku, gdy promień przechodzi z ośrodka gęstszego optycznie do ośrodka rzadszego optycznie.

Zatem prawdziwa jest w tym przypadku nierówność:

$n_{1} > n_{2} > n_{3} > n_{4}$

Rozważamy b) miraż górny.

Zwróćmy uwagę, że w tym przypadku całkowite wewnętrzne odbicie występuje w warstwie 1, a kat załamania zwiększają się przechodząc przez poszczególne warstwy. Oznacza to, że promień przechodzi z ośrodków gęstszych optycznie do ośrodków rzadszych optycznie i prawdziwa jest nierówność:

$n_{4} > n_{3} > n_{2} > n_{1}$