Определите предельный угол падения при переходе светового луча из воды в воздух.

Предельный (критический) угол падения возникает при переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную, когда преломлённый луч идёт вдоль границы раздела сред (то есть угол преломления равен $90^\circ$). Для воды $\rightarrow$ воздух это как раз тот случай: $n_{\text{вода}} > n_{\text{воздух}}$.

Используем закон Снеллиуса:

где

• $n_1$ — показатель преломления воды,

• $n_2$ — показатель преломления воздуха,

• $\theta_1$ — угол падения в воде,

• $\theta_2$ — угол преломления в воздухе.

В предельном случае $\theta_2 = 90^\circ$, тогда $\sin \theta_2 = 1$. Получаем:

Берём стандартные значения показателей преломления:

Тогда:

Теперь найдём угол:

Ответ: предельный угол падения при переходе из воды в воздух составляет примерно $49^\circ$ (точнее около $48{,}8^\circ$).