水的折射率n=43，当在水面下h=2m深处放一强点光源时，强点光源时，看到透光水面的最大直径是多大？当此透光水面的直径变大时，光源正在上浮还是正在下沉？

Question

水的折射率n=(4)/(3)，当在水面下h=2m深处放一强点光源时，强点光源时，看到透光水面的最大直径是多大？当此透光水面的直径变大时，光源正在上浮还是正在下沉？

Answer 1

如图所示，当光从水中折射进入空气中且折射角等于90°时对应的半径最大，即恰好发生全反射时，透光水面对应的半径最大．
设此时的半径为R，根据折射定律有n=(sin90°)/(sini)=(4)/(3)，则得sini=(3)/(4)
又由数学知识得sini=(R)/(√(R2+h2))
联立上两式并代入数据得 (3)/(4)=(R)/(√(R2+22))
解得R=2.27m，直径为D=2R=4.54m．
由于发生全反射时入射角的大小不变，故对应的入射光线的方向与原来的入射光线平行，如图，根据相似三角形知光源S到水面的距离增大，故光源在下沉．　
答：透光水面的最大直径是4.54m．当此透光水面的直径变大时，光源正在下沉．