Номер 4, страница 124 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

4. Какое явление называется полным внутренним отражением света? Когда оно наблюдается?

Полное внутреннее отражение света — это явление, при котором световой луч, распространяющийся в оптически более плотной среде и падающий на границу раздела с оптически менее плотной средой, не преломляется, а полностью отражается обратно в первую среду. Энергия падающего луча не переходит во вторую среду.

Явление полного внутреннего отражения наблюдается при выполнении двух обязательных условий:

1. Свет должен переходить из среды с бо́льшим показателем преломления ($n_1$) в среду с ме́ньшим показателем преломления ($n_2$). То есть, должно выполняться неравенство $n_1 > n_2$. Например, из стекла в воздух или из воды в воздух.
2. Угол падения луча $\alpha$ на границу раздела сред должен быть больше некоторого критического значения, называемого предельным углом полного внутреннего отражения $\alpha_{пр}$.

Согласно закону преломления света (закону Снеллиуса), связь между углом падения $\alpha$ и углом преломления $\beta$ описывается формулой:

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

Поскольку $n_1 > n_2$, то $\sin \beta = \frac{n_1}{n_2} \sin \alpha > \sin \alpha$, что означает $\beta > \alpha$. При увеличении угла падения $\alpha$ угол преломления $\beta$ также увеличивается, причём быстрее. Предельный угол падения $\alpha_{пр}$ — это такой угол, при котором угол преломления $\beta$ достигает $90^\circ$. Преломленный луч в этом случае скользит вдоль границы раздела сред.

Подставим $\beta = 90^\circ$ в закон преломления:

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

Так как $\sin 90^\circ = 1$, получаем выражение для синуса предельного угла:

$\sin \alpha_{пр} = \frac{n_2}{n_1}$

Если угол падения $\alpha$ превышает этот предельный угол ($\alpha > \alpha_{пр}$), преломление света становится невозможным, и свет полностью отражается от границы раздела, подчиняясь закону отражения (угол отражения равен углу падения).

Ответ: Полное внутреннее отражение света — это явление полного отражения светового луча от границы раздела двух сред при его переходе из оптически более плотной среды в оптически менее плотную. Оно наблюдается, когда свет распространяется из среды с большим показателем преломления $n_1$ в среду с меньшим показателем преломления $n_2$ ($n_1 > n_2$), и угол падения $\alpha$ превышает предельный угол $\alpha_{пр}$, синус которого равен отношению показателей преломления: $\sin \alpha_{пр} = \frac{n_2}{n_1}$.