Номер 6, страница 124 - гдз по физике 11 класс учебник Туякбаев, Насохова

6. Как определить ход лучей в призме?

6. Ход лучей в призме определяется на основе закона преломления света (закона Снеллиуса), который применяется последовательно к каждой из преломляющих граней призмы. Построение хода луча включает следующие этапы:

1. Преломление на первой грани (вход луча в призму)

Когда луч света из среды с показателем преломления $n_1$ (например, воздух) падает на первую грань призмы, сделанной из материала с показателем преломления $n_2$, он преломляется. Угол падения $\alpha$ (угол между падающим лучом и нормалью к поверхности) и угол преломления $\beta$ (угол между преломленным лучом и нормалью) связаны законом Снеллиуса:

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

Поскольку обычно призма находится в воздухе и сделана из стекла или другого оптически плотного материала, то $n_2 > n_1$. В этом случае луч преломляется, приближаясь к нормали ($\beta < \alpha$).

2. Распространение внутри призмы

Внутри призмы, как в однородной среде, луч распространяется по прямой линии до тех пор, пока не достигнет второй грани.

3. Преломление на второй грани (выход луча из призмы)

На второй грани луч падает изнутри призмы под углом $\gamma$. При выходе из призмы обратно в среду с показателем преломления $n_1$ он снова преломляется. Угол падения на вторую грань $\gamma$ и угол преломления на выходе $\delta$ связаны тем же законом:

$n_2 \sin(\gamma) = n_1 \sin(\delta)$

Так как луч переходит из оптически более плотной среды в менее плотную ($n_2 > n_1$), он отклоняется от нормали ($\delta > \gamma$). Общее направление луча после прохождения призмы изменяется — он отклоняется к основанию призмы.

4. Полное внутреннее отражение

На второй границе раздела сред (призма-воздух) может произойти явление полного внутреннего отражения. Это случается, если угол падения луча на эту границу $\gamma$ оказывается больше или равен так называемому критическому углу $\gamma_{кр}$. Критический угол определяется из условия, что луч выходит из призмы под углом $90^\circ$ к нормали:

$\sin(\gamma_{кр}) = \frac{n_1}{n_2}$

Если $\gamma \ge \gamma_{кр}$, то преломления не происходит, и луч полностью отражается от грани обратно внутрь призмы по закону отражения (угол падения равен углу отражения).

Ответ:

Ход лучей в призме определяется последовательным применением закона преломления света (закона Снеллиуса) на каждой границе раздела сред (воздух-призма и призма-воздух). На первой грани луч преломляется, входя в призму, и отклоняется к нормали. Пройдя прямолинейно через призму, он падает на вторую грань, где преломляется снова, отклоняясь от нормали. В результате двух преломлений луч отклоняется к основанию призмы. При определенных условиях на второй грани (если угол падения изнутри призмы превышает критический) может произойти полное внутреннее отражение.