GBO003 問題3
Problem Statement
探査ロボット「グニット」の光通信テスト
問題文
研究施設内で、探査ロボット「グニット」の光通信テストを行う。送信機から出た光は、空気中から平行な二つの面をもつガラス窓に斜めに入り、ガラス中を進んだ後、再び空気中へ出る。
角度は、光が面に当たる点に立てた法線と光との間の角度とする。
空気中からガラス中へ入るときの入射角を i、屈折角を r とする。また、光がガラス中を進む距離を L、ガラス中での光の速さを v とする。
次の問いに答えよ。
-
ア:入射角 i と屈折角 r の関係として正しいものを選べ。
- i>r
- i=r
- i<r
-
イ:光がガラス中から空気中へ出るときの曲がり方として正しいものを選べ。
- 法線に近づくように曲がる
- 曲がらずに直進する
- 法線から離れるように曲がる
-
ウ:光がガラス中を進む時間 t を求めよ。
制約
- i=48∘
- r=29∘
- L=0.720m
- v=2.00×108m/s
入力形式
アの選択番号を a、イの選択番号を b とする。
光がガラス中を進む時間を
t=c×10−10sと表したとき、a、b、cをこの順に連結してできる自然数を入力する。
Solution
空気中からガラス中へ入るとき
光が空気中からガラス中へ斜めに入ると、法線に近づくように曲がります。
そのため、屈折角 r は入射角 i より小さくなります。
与えられた角度についても、
48∘>29∘となっています。
したがって、
i>rであり、アの選択番号は 1 です。
ガラス中から空気中へ出るとき
光がガラス中から空気中へ進むと、法線から離れるように曲がります。
したがって、イの選択番号は 3 です。
なお、ガラス窓の二つの面は平行なので、空気中へ出た後の光は、ガラス窓に入る前の光と平行に進みます。
ガラス中を進む時間
速さは、進んだ距離を時間で割った量です。したがって、時間は距離を速さで割って求めます。
t=vL数値を代入すると、
t=2.00×108m/s0.720m=3.60×10−9s=36.0×10−10sよって、c=36.0 ですが、これは自然数 36 と同じ値なので、入力には 36 を用います。
ア、イ、ウの結果を順に並べると、
1, 3, 36です。
したがって、入力すべき自然数は
1336です。