Номер 2, страница 176, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

2. Может ли возникнуть явление полного внутреннего отражения, если свет проходит из воды в стекло?

2. Для ответа на этот вопрос необходимо проанализировать условия возникновения явления полного внутреннего отражения.

Дано:

Среда 1 (откуда падает свет): вода, показатель преломления $n_1 = n_{воды} \approx 1,33$.

Среда 2 (куда переходит свет): стекло, показатель преломления $n_2 = n_{стекла} \approx 1,5 - 1,9$ (возьмем типичное значение для обычного стекла $n_{стекла} \approx 1,52$).

Найти:

Может ли возникнуть явление полного внутреннего отражения.

Решение:

Одним из ключевых условий для возникновения полного внутреннего отражения является переход света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную. Это означает, что показатель преломления первой среды ($n_1$), из которой падает свет, должен быть больше показателя преломления второй среды ($n_2$), в которую свет пытается перейти, то есть должно выполняться условие $n_1 > n_2$.

В данном случае свет переходит из воды в стекло. Сравним их показатели преломления: $n_1 = n_{воды} \approx 1,33$ $n_2 = n_{стекла} \approx 1,52$

Сравнивая значения, мы видим, что $n_{воды} < n_{стекла}$ (1,33 < 1,52).

Следовательно, свет переходит из оптически менее плотной среды (вода) в оптически более плотную среду (стекло). Основное условие для возникновения полного внутреннего отражения не выполняется.

Рассмотрим это с точки зрения закона преломления: $n_1 \sin(\alpha) = n_2 \sin(\beta)$, где $\alpha$ - угол падения, $\beta$ - угол преломления. $\sin(\beta) = \frac{n_1}{n_2} \sin(\alpha) = \frac{n_{воды}}{n_{стекла}} \sin(\alpha)$

Поскольку $n_{воды} < n_{стекла}$, то отношение $\frac{n_{воды}}{n_{стекла}} < 1$.

Это означает, что для любого угла падения $\alpha$ (от $0^\circ$ до $90^\circ$) значение $\sin(\beta)$ будет всегда меньше $\sin(\alpha)$, и, что более важно, всегда меньше 1. Таким образом, для любого угла падения всегда будет существовать преломленный луч, который уходит в стекло, и угол преломления $\beta$ никогда не сможет достичь $90^\circ$. Следовательно, предельный угол $\alpha_{пр}$ не существует для данного перехода, и явление полного внутреннего отражения невозможно.

Ответ: Нет, явление полного внутреннего отражения не может возникнуть, если свет проходит из воды в стекло, так как свет переходит из оптически менее плотной среды в оптически более плотную, что не соответствует условиям возникновения данного явления.