Номер 3, страница 176, часть 1 - гдз по физике 11 класс учебник Башарулы, Шункеев

3. При каком условии наблюдается полное внутреннее отражение?

3. Полное внутреннее отражение — это физическое явление, при котором свет, распространяющийся в оптически более плотной среде, полностью отражается от границы раздела с оптически менее плотной средой, не проникая во вторую среду.

Для наблюдения этого явления должны выполняться два условия:

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

2. Угол падения луча ($\alpha$) на границу раздела сред должен превышать определённое значение, называемое предельным (или критическим) углом полного внутреннего отражения ($\alpha_0$). То есть, должно выполняться условие $\alpha > \alpha_0$.

Предельный угол полного внутреннего отражения — это такой угол падения, при котором угол преломления равен $90^\circ$. При углах падения, больших предельного, преломленный луч исчезает, и вся энергия падающего луча переходит в отраженный луч.

Значение предельного угла можно найти из закона преломления света (закона Снеллиуса):

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

где $n_1$ и $n_2$ — показатели преломления первой и второй сред соответственно, $\alpha$ — угол падения, $\beta$ — угол преломления.

Для предельного угла $\alpha = \alpha_0$, угол преломления $\beta = 90^\circ$. Подставляя эти значения в закон Снеллиуса, получаем:

$n_1 \sin \alpha_0 = n_2 \sin 90^\circ$

Поскольку $\sin 90^\circ = 1$, формула упрощается до:

$n_1 \sin \alpha_0 = n_2$

Отсюда можно выразить синус предельного угла:

$\sin \alpha_0 = \frac{n_2}{n_1}$

Таким образом, полное внутреннее отражение наблюдается, когда луч света падает из более плотной среды в менее плотную под углом, превышающим предельный угол, который определяется отношением показателей преломления двух сред.

Ответ: Полное внутреннее отражение наблюдается при одновременном выполнении двух условий: 1) свет распространяется из оптически более плотной среды в оптически менее плотную ($n_1 > n_2$); 2) угол падения света $\alpha$ на границу раздела сред больше предельного угла полного внутреннего отражения $\alpha_0$, синус которого равен отношению показателя преломления второй среды к показателю преломления первой: $\sin \alpha_0 = \frac{n_2}{n_1}$.