Номер 7.104, страница 159 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Колебания и волны. Глава 7. Геометрическая оптика. Преломление света. Полное внутреннее отражение - номер 7.104, страница 159.

Условие.

7.104. Любой водоём, дно которого хорошо видно, всегда кажется мельче, чем в действительности. Почему?

Решение.

Это явление объясняется преломлением света на границе двух сред с разными оптическими плотностями — воды и воздуха. Свет, отраженный от дна водоёма, распространяется из воды, которая является оптически более плотной средой, в воздух — оптически менее плотную среду, прежде чем попасть в глаза наблюдателя.

При переходе из воды в воздух световые лучи преломляются, то есть изменяют свое направление. Согласно закону преломления, лучи, выходящие из более плотной среды в менее плотную, отклоняются от перпендикуляра (нормали), проведенного к поверхности воды в точке их выхода. Угол преломления становится больше угла падения.

Наш мозг не учитывает это искривление пути света и воспринимает лучи так, как будто они распространялись по прямой. Поэтому, чтобы определить положение объекта (точки на дне), мозг продолжает преломленные лучи, попавшие в глаз, в обратном направлении по прямой линии под водой. Точка, где эти воображаемые прямые пересекаются, и есть мнимое изображение дна, которое мы видим. Это мнимое изображение всегда расположено выше, то есть на меньшей глубине, чем реальное дно.

Таким образом, из-за этого оптического эффекта глубина водоёма кажется нам меньше, чем она есть на самом деле. Кажущаяся глубина $h'$ связана с истинной глубиной $\text{h}$ и показателем преломления воды $\text{n}$ (для воды $n \approx 1.33$) соотношением: $h' \approx \frac{h}{n}$.

Ответ: Водоём кажется мельче из-за явления преломления света на границе раздела вода-воздух. Лучи света, идущие от дна, преломляются при выходе из воды, и нашему глазу кажется, что они исходят из точки, расположенной ближе к поверхности. В результате мы видим мнимое изображение дна на меньшей глубине, чем реальная.