Номер 5, страница 124 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

5. Дайте определение основных характеристик призмы.

Основными характеристиками призмы как оптического элемента являются:

Преломляющие грани, преломляющее ребро и основание

Это геометрические элементы призмы. Две плоские, непараллельные грани, через которые проходит свет, называются преломляющими гранями. Линия их пересечения называется преломляющим ребром. Грань, противоположная преломляющему ребру, называется основанием призмы. Ход лучей обычно рассматривают в главном сечении — плоскости, перпендикулярной преломляющему ребру.

Ответ: Преломляющие грани — две грани, на которых происходит преломление света. Преломляющее ребро — линия пересечения преломляющих граней. Основание — грань, противоположная преломляющему ребру.

Преломляющий угол ($ \phi $)

Это двугранный угол между преломляющими гранями призмы. Является одной из главных геометрических характеристик призмы, определяющей ее воздействие на свет. В главном сечении преломляющий угол — это угол при вершине треугольника, образованного сечением.

Ответ: Преломляющий угол — это угол, образованный преломляющими гранями призмы.

Показатель преломления ($ n $)

Это физическая характеристика материала, из которого сделана призма. Показатель преломления показывает, во сколько раз скорость света в вакууме больше скорости света в данном веществе. Именно различие показателей преломления среды и призмы является причиной преломления света. Для большинства материалов показатель преломления зависит от длины волны света (см. Дисперсия).

Ответ: Показатель преломления — это безразмерная физическая величина, характеризующая преломляющие свойства материала призмы.

Угол отклонения ($ \delta $)

Это угол между первоначальным направлением светового луча, падающего на призму, и направлением луча после его выхода из призмы. Угол отклонения зависит от преломляющего угла призмы ($ \phi $), показателя преломления ее материала ($ n $) и угла падения луча на первую грань ($ \alpha_1 $). Формула для угла отклонения: $ \delta = \alpha_1 + \alpha_2 - \phi $, где $ \alpha_2 $ — угол выхода луча из второй грани. Угол отклонения является основной функцией призмы в спектральных приборах.

Ответ: Угол отклонения — это угол между падающим на призму и выходящим из нее лучами света.

Угол наименьшего отклонения ($ \delta_{min} $)

При изменении угла падения $ \alpha_1 $ угол отклонения $ \delta $ сначала уменьшается, достигает минимального значения $ \delta_{min} $, а затем снова возрастает. Это минимальное значение и называется углом наименьшего отклонения. Оно достигается при симметричном ходе луча через призму, когда угол падения равен углу выхода ($ \alpha_1 = \alpha_2 $). Зная $ \delta_{min} $ и преломляющий угол $ \phi $, можно точно определить показатель преломления материала призмы по формуле: $ n = \frac{\sin\left(\frac{\phi + \delta_{min}}{2}\right)}{\sin\left(\frac{\phi}{2}\right)} $.

Ответ: Угол наименьшего отклонения — это минимально возможный угол отклонения света призмой, достигаемый при симметричном прохождении луча.

Дисперсия света

Это явление разложения белого света в спектр (радугу) при прохождении через призму. Оно обусловлено тем, что показатель преломления материала призмы зависит от длины волны (частоты) света: $ n = n(\lambda) $. Как правило, для видимого света показатель преломления больше для коротких волн (фиолетовый цвет) и меньше для длинных (красный цвет). Из-за этого лучи разного цвета отклоняются призмой на разные углы: фиолетовый — сильнее, красный — слабее. Количественно дисперсионные свойства характеризуются угловой дисперсией $ D = \delta_{фиол} - \delta_{красн} $ или коэффициентом дисперсии материала.

Ответ: Дисперсия — это явление зависимости показателя преломления (и, как следствие, угла отклонения) от длины волны света, приводящее к разложению света в спектр.