Номер 1105, страница 146 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

1105. Если смотреть на спокойную поверхность неглубокого водоёма через поляроид и постепенно поворачивать его, то при некотором положении поляроида дно водоёма будет лучше видно. Объяснить явление.

Решение

Свет, который видит наблюдатель, смотрящий на поверхность водоёма, состоит из двух основных компонентов:

1. Свет, отражённый от поверхности воды. Этот свет создаёт блики, которые мешают видеть то, что находится под водой.

2. Свет, идущий от дна водоёма, который проходит через воду и преломляется на границе вода-воздух. Именно этот свет несёт информацию о дне.

Естественный свет (например, солнечный) является неполяризованным, то есть колебания вектора напряжённости электрического поля в световой волне происходят во всех направлениях, перпендикулярных лучу света. Однако при отражении от диэлектрической поверхности, такой как вода, свет поляризуется. Согласно закону Брюстера, свет, отражённый от поверхности воды, является частично или полностью поляризованным преимущественно в горизонтальной плоскости (плоскости, параллельной поверхности воды). Особенно сильная поляризация наблюдается при взгляде на воду под углом Брюстера ($ \theta_Б $), который для границы воздух-вода составляет примерно 53°.

В то же время, свет, рассеянный дном водоёма и прошедший сквозь воду, остаётся в значительной степени неполяризованным.

Поляроид представляет собой поляризационный фильтр. Он имеет так называемую ось пропускания и пропускает только те световые волны, плоскость поляризации которых совпадает с этой осью. Свет с перпендикулярной поляризацией поглощается.

Когда наблюдатель поворачивает поляроид, он меняет ориентацию его оси пропускания. Если установить поляроид так, чтобы его ось пропускания была вертикальной, он будет эффективно блокировать горизонтально поляризованный свет, отражённый от поверхности воды. Это приводит к значительному уменьшению или полному исчезновению бликов.

Неполяризованный свет от дна при прохождении через поляроид также ослабляется (примерно вдвое), так как проходит только его составляющая, поляризованная вдоль оси фильтра. Однако устранение ярких бликов от поверхности гораздо сильнее влияет на общее восприятие. В результате резко возрастает контраст между изображением дна и поверхностью, и дно становится лучше видно.

Ответ: Явление объясняется поляризацией света при отражении от поверхности воды. Блики на воде — это преимущественно горизонтально поляризованный свет. Поляроид, установленный в определённое положение (с вертикальной осью пропускания), блокирует эти блики, но пропускает часть света, идущего от дна. За счёт устранения мешающих бликов видимость дна значительно улучшается.