Короткий ответ: угол между падающим лучом и поверхностью воды равен 30°.

Пояснение шаг за шагом (как учитель):

1. Обозначения. Пусть нормаль к поверхности — вертикальная прямая. Обозначим:
   • i — угол между падающим лучом и нормалью (угол падения);
   • r = 30° — угол между преломлённым лучом и нормалью (дано);
   • φ — искомый угол между падающим лучом и поверхностью.
2. Закон отражения: угол отражения равен углу падения, значит отражённый луч образует с нормалью угол i (но на другой стороне нормали).
3. Угол между преломлённым и отражённым лучами равен 90° по условию. Эти два луча находятся по разные стороны от нормали, поэтому геометрически угол между ними равен сумме углов относительно нормали: i + r = 90°.
4. Подставляем r = 30°: i + 30° = 90° => i = 60°.
5. Искомый угол между падающим лучом и поверхностью равен дополняющему до 90° углу относительно нормали:
   • φ = 90° − i = 90° − 60° = 30°.

Примечание по рисунку (нарисуйте так на бумаге):

Нарисуйте горизонтальную линию — поверхность воды. Проведите вертикальную пунктирную линию — нормаль. Сверху слева проведите падающий луч, он образует с нормалью угол i = 60°. От нормали вправо сверху отразится отражённый луч под тем же углом 60°. Под поверхностью, в воде, проведите преломлённый луч под углом r = 30° от нормали вниз вправо. Подпишите углы i = 60°, r = 30°. Убедитесь, что угол между отражённым (вверх вправо) и преломлённым (вниз вправо) равен 90°.

Дополнительное замечание: если применить закон Снеллиуса n1·sin i = n2·sin r с i = 60°, r = 30°, то n2/n1 = (sin60°)/(sin30°) = (√3/2)/(1/2) = √3 ≈ 1.732. Для обычной воды показатель преломления ≈1.33, значит в реальной воде при r = 30° такое соотношение не выполняется — но в задаче используются только геометрические данные, и мы нашли угол падающего луча.