Номер 4, страница 170, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

4. Какую среду называют оптически менее плотной? Если луч переходит из среды оптически менее плотной в среду более плотную, что происходит с углом преломления?

Оптически менее плотной называют среду, в которой скорость распространения света больше по сравнению с другой средой. Оптическая плотность среды характеризуется ее абсолютным показателем преломления $n$. Показатель преломления определяется как отношение скорости света в вакууме $c$ к скорости света в данной среде $v$: $n = \frac{c}{v}$. Следовательно, среда с меньшим показателем преломления является оптически менее плотной. Например, воздух ($n \approx 1,0003$) является оптически менее плотной средой по сравнению с водой ($n \approx 1,33$).

Когда луч света переходит из оптически менее плотной среды (с показателем преломления $n_1$) в оптически более плотную среду (с показателем преломления $n_2$), его направление изменяется, то есть происходит преломление. Этот процесс описывается законом преломления света (законом Снеллиуса):

$n_1 \sin \alpha = n_2 \sin \beta$

Здесь $\alpha$ — угол падения, а $\beta$ — угол преломления. Углы отсчитываются от перпендикуляра (нормали) к границе раздела двух сред.

Поскольку луч переходит из менее плотной среды в более плотную, то $n_1 < n_2$. Из этого следует, что отношение $\frac{n_1}{n_2} < 1$. Выразим синус угла преломления из закона Снеллиуса: $\sin \beta = \frac{n_1}{n_2} \sin \alpha$. Так как $\frac{n_1}{n_2} < 1$, то $\sin \beta < \sin \alpha$. Поскольку углы падения и преломления находятся в диапазоне от $0^\circ$ до $90^\circ$, и в этом диапазоне функция синуса возрастает, из неравенства для синусов следует неравенство для самих углов: $\beta < \alpha$. Таким образом, угол преломления становится меньше угла падения, и луч света "прижимается" к нормали.

Ответ: Оптически менее плотной называют среду с меньшим показателем преломления (и, соответственно, большей скоростью света). Если луч переходит из оптически менее плотной среды в более плотную, угол преломления становится меньше угла падения.