Номер 1, страница 176, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

1. Что называется полным внутренним отражением света?

1. Решение

Полное внутреннее отражение — это физическое явление, при котором свет, распространяющийся в оптически более плотной среде, при падении на границу с оптически менее плотной средой под углом, превышающим определённый критический угол, не преломляется, а полностью отражается обратно в первую среду.

Для возникновения этого явления необходимо соблюдение двух условий:

1. Свет должен переходить из среды с большим показателем преломления ($n_1$) в среду с меньшим показателем преломления ($n_2$). То есть должно выполняться неравенство: $n_1 > n_2$. Например, при переходе света из воды в воздух или из стекла в воду.

2. Угол падения луча ($\alpha$) на границу раздела сред должен быть больше так называемого предельного (или критического) угла полного внутреннего отражения ($\alpha_{пр}$).

Связь между углом падения $\alpha$ и углом преломления $\beta$ описывается законом Снеллиуса:

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

Поскольку $n_1 > n_2$, то $\sin\beta > \sin\alpha$, и, следовательно, угол преломления всегда больше угла падения ($\beta > \alpha$). При увеличении угла падения $\alpha$, угол преломления $\beta$ также увеличивается, но быстрее. Существует такой угол падения, который называется предельным ($\alpha_{пр}$), при котором угол преломления достигает своего максимального значения $\beta = 90^\circ$. В этом случае преломлённый луч "скользит" вдоль границы раздела сред.

Значение предельного угла можно рассчитать из закона Снеллиуса, подставив $\beta = 90^\circ$:

$n_1 \sin\alpha_{пр} = n_2 \sin(90^\circ)$

Так как $\sin(90^\circ) = 1$, формула для синуса предельного угла принимает вид:

$\sin\alpha_{пр} = \frac{n_2}{n_1}$

Если угол падения света на границу раздела сред превышает этот предельный угол ($\alpha > \alpha_{пр}$), то свет не может перейти во вторую среду (уравнение Снеллиуса не имеет решения для $\beta$), и вся световая энергия полностью отражается обратно в первую, оптически более плотную среду. Этот процесс и есть полное внутреннее отражение.

Ответ: Полным внутренним отражением света называется явление, при котором световой луч, падающий на границу раздела двух сред, полностью отражается обратно в первую среду. Это происходит при выполнении двух условий: свет должен переходить из оптически более плотной среды в оптически менее плотную, а угол падения должен превышать предельный угол для данной пары сред.