Brännpunkten

Brännpunkten

Uppgift

Betrakta parabeln {y=f(x), f(x)=kx^{2}, k>0}. Antag att ovansidan kan reflektera ljus. Låt en ljusstråle infalla parallellt med ”y”-axeln, längs linjen {x=a}. Den kommer att reflekteras i punkten {P:(a,f(a))} enligt reflexionslagen, som säger att infallsvinkeln = reflexionsvinkeln. (Infallsvinkeln är vinkeln mellan den infallande strålen och normalen till kurvan i ”P”; reflexionsvinkeln är vinkeln mellan den reflekterade strålen och samma normal.) Den reflekterade strålen kommer att reflekteras rakt uppåt om ”a”=0 reflekteras så att den skär ”y”-axeln i {Q:(0,b)} om {a\not=0}. Visa att ”b” är oberoende av ”a”!

Anmärkning: (0,”b”) kallas parabelns brännpunkt. Ett annat sätt att formulera frågan är alltså: Visa att strålar som infaller längs {x=a} reflekteras mot brännpunkten oavsett värdet på {a}.
Anmärkning 2: Uppgiften är avsedd att lösas utan kännedom om begreppet ”styrlinje”, som kanske inte är känt av gymnasieelever.

Av Anders Karlsson