(6.1)如图所示的光学系统中,两反射面以夹角相连,一束光平行于一个反射面入射,试求光线的反射次数与的关系,再考虑这样的一个系统,将质量分别为,的滑块按如图所示的方式摆放在光滑地面上,给予一个向左的速度v,之后,之间,与墙之间将发生数次完全弹性碰撞,记上述碰撞次数总和为。
(6.2)取,计算。
(6.3)建立坐标系,其中,,其中为右端距墙面的距离,为左端距墙面的距离,请定性在坐标系中作出描述,运动的图像,要求作出:坐标轴;,发生碰撞条件;和墙发生碰撞的条件;,的运动,用带箭头的线段表示运动路径,用表示碰撞点,用表示运动先后,若轨迹有重合,请稍微错开。
(6.4)从(6.3)中,或许你已经感受到了碰撞与光反射的相似性,若,在上述坐标系中作出表示,第一次碰撞的曲线,用、分别表示第一次碰撞发生前后曲线与,发生碰撞条件的夹角(用参量,,表示)
(6.5)由此看来,好像简单的反射定律已经不再适用了,不过没有关系,我们重新令:,,重新在坐标系中作出:,发生碰撞条件;和墙发生碰撞的条件,并写出表示坐标系中对于,碰撞条件最重要的参量(用参量,,v表示)
(6.6)在以上坐标系中,碰撞过程动量守恒在坐标图中代表什么,与光反射有何相似之处,做出说明并给出证明;碰撞过程能量守恒在坐标图中代表什么,与光反射有何相似之处,做出说明并给出证明;取,在坐标系中作出描述,运动及碰撞的图像,用带箭头的线段表示运动路径,用表示碰撞点,用表示运动先后,画出三次碰撞即可。
(6.7)现在我们可以来解决实际问题了,取的近似条件,试求的值;特别的,当时,求值,当时,求值,再求。
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y = sin x, x∈R, y∈[–1,1],周期为2π,函数图像以 x = (π/2) + kπ 为对称轴
y = arcsin x, x∈[–1,1], y∈[–π/2,π/2]
sin x = 0 ←→ arcsin x = 0
sin x = 1/2 ←→ arcsin x = π/6
sin x = √2/2 ←→ arcsin x = π/4
sin x = 1 ←→ arcsin x = π/2
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sin x = 0 ←→ arcsin x = 0
sin x = 1/2 ←→ arcsin x = π/6
sin x = √2/2 ←→ arcsin x = π/4
sin x = 1 ←→ arcsin x = π/2