Zadanie 3

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 $v_p=340\text{ m/s}$, a wartość prędkości dźwięku w wodzie jest równa $v_w=1450\text{ m/s}$.

Zadanie 3.1. (0–1) Rozważamy falę dźwiękową, która biegnie w powietrzu i przechodzi do wody. Dokończ zdanie. Zaznacz odpowiedź A, B albo C i jej uzasadnienie 1., 2. albo 3.

Długość tej fali dźwiękowej po przejściu z powietrza do wody

• A. się zwiększyła, / B. się zmniejszyła, / C. się nie zmieniła,
• ponieważ częstotliwość tej fali po przejściu z powietrza do wody 1. się zwiększyła. /
  2. się zmniejszyła. / 3. się nie zmieniła.

Zadanie 3.2. (0–3) Rozważamy wiązkę ultradźwięków, która biegnie w powietrzu i pada na taflę wody pod kątem ${\alpha }_p=45^{\circ }$. Tylko jeden z rysunków A–C (w arkuszu) prawidłowo przedstawia dalszy bieg tej wiązki ultradźwięków od granicy powietrze – woda. (Na rysunkach A i B wiązka częściowo odbija się pod kątem $45^{\circ }$ i częściowo załamuje w wodzie — w A od normalnej, w B do normalnej; na rysunku C wiązka w całości odbija się pod kątem $45^{\circ }$).

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.