برای پاسخ به این سوال، باید از مفهوم سرعت متوسط در فیزیک استفاده کنیم. فرمول سرعت متوسط به صورت زیر است:
\[ \text{مسافت طی شده} = \text{سرعت} \times \text{زمان} \]
در این سوال، سرعت فوتون در خلا \(3 \times 10^8\) متر بر ثانیه و سرعت متوسط در محیطی که ضریب شکست 1.5 دارد کمتر میشود. ضریب شکست به صورت تعریف میشود:
\[ \frac{\text{سرعت نور در خلا}}{\text{سرعت نور در محیط}} = \text{ضریب شکست} \]
بر این اساس، سرعت نور در محیط برابر است با:
\[ \text{سرعت نور در محیط} = \frac{3 \times 10^8}{1.5} \]
با توجه به ضخامت شیشه 2 سانتیمتر (یا 0.02 متر)، باید زمان عبور نور از شیشه را پیدا کنیم:
\[ \frac{0.02}{\frac{3 \times 10^8}{1.5}} \]
سپس با استفاده از این زمان و سرعت در خلا 300,000 کیلومتر بر ثانیه (یا 3 \times 10^8 متر بر ثانیه)، مسافتی که فوتون در خلا میتواند طی کند را محاسبه میکنیم تا به جواب نهایی برسیم.
پس از محاسبات، مسافت تقریباً برابر است با 0.03 متر یا 3 سانتیمتر. بنابراین، گزینه صحیح (1) است.
