Để giải bài toán này, chúng ta sẽ sử dụng nguyên lý hình học ánh sáng và các công thức liên quan đến bóng tối.
### a. Tìm bán kính R của vùng tối trên màn
**Trường hợp 1: Khi \( d = 0,5~m \)**
1. **Tính toán chiều cao của bóng tối:**
- Gọi \( R \) là bán kính của vùng tối trên màn.
- Theo định luật hình học, ta có:
\[
\frac{R}{D} = \frac{r}{D - d}
\]
- Thay các giá trị vào:
\[
\frac{R}{4,5} = \frac{0,3}{4,5 - 0,5}
\]
\[
\frac{R}{4,5} = \frac{0,3}{4}
\]
\[
R = 4,5 \cdot \frac{0,3}{4} = 0,3375~m
\]
**Trường hợp 2: Khi \( d = 4~m \)**
1. **Tính toán chiều cao của bóng tối:**
- Áp dụng công thức tương tự:
\[
\frac{R}{D} = \frac{r}{D - d}
\]
- Thay các giá trị vào:
\[
\frac{R}{4,5} = \frac{0,3}{4,5 - 4}
\]
\[
\frac{R}{4,5} = \frac{0,3}{0,5}
\]
\[
R = 4,5 \cdot \frac{0,3}{0,5} = 2,7~m
\]
### b. Muốn bán kính của vùng tối trên màn là \( R' = 1,5~m \) thì \( d \) phải bằng bao nhiêu?
1. **Sử dụng công thức:**
\[
\frac{R'}{D} = \frac{r}{D - d}
\]
- Thay \( R' = 1,5~m \) vào:
\[
\frac{1,5}{4,5} = \frac{0,3}{4,5 - d}
\]
- Giải phương trình:
\[
1,5(4,5 - d) = 0,3 \cdot 4,5
\]
\[
6,75 - 1,5d = 1,35
\]
\[
1,5d = 6,75 - 1,35 = 5,4
\]
\[
d = \frac{5,4}{1,5} = 3,6~m
\]
### Kết luận:
- a. Bán kính của vùng tối trên màn:
- Khi \( d = 0,5~m \): \( R = 0,3375~m \)
- Khi \( d = 4~m \): \( R = 2,7~m \)
- b. Để bán kính của vùng tối trên màn là \( R' = 1,5~m \), thì \( d = 3,6~m \).