Номер 7.110, страница 160 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Колебания и волны. Глава 7. Геометрическая оптика. Преломление света. Полное внутреннее отражение - номер 7.110, страница 160.

Условие.

7.110. Может ли произойти полное отражение луча света при переходе из воды в стекло; из стекла в воду?

Решение.

Явление полного внутреннего отражения света наблюдается только при переходе луча из оптически более плотной среды в оптически менее плотную. Это означает, что показатель преломления среды, из которой выходит свет ($n_1$), должен быть больше показателя преломления среды, в которую он переходит ($n_2$). Математически это условие выражается как $n_1 > n_2$.

Для анализа нам понадобятся средние значения показателей преломления воды и стекла:
Показатель преломления воды $n_{воды} \approx 1.33$.
Показатель преломления стекла $n_{стекла} \approx 1.5$.

при переходе из воды в стекло
В этом случае свет переходит из воды (среда 1) в стекло (среда 2).
Показатель преломления первой среды $n_1 = n_{воды} \approx 1.33$.
Показатель преломления второй среды $n_2 = n_{стекла} \approx 1.5$.
Сравнивая показатели преломления, получаем $n_1 < n_2$ ($1.33 < 1.5$). Свет переходит из оптически менее плотной среды в оптически более плотную. Условие для возникновения полного внутреннего отражения ($n_1 > n_2$) не выполняется.
Ответ: Нет, не может.

при переходе из стекла в воду
В этом случае свет переходит из стекла (среда 1) в воду (среда 2).
Показатель преломления первой среды $n_1 = n_{стекла} \approx 1.5$.
Показатель преломления второй среды $n_2 = n_{воды} \approx 1.33$.
Сравнивая показатели преломления, получаем $n_1 > n_2$ ($1.5 > 1.33$). Свет переходит из оптически более плотной среды в оптически менее плотную. Условие для возникновения полного внутреннего отражения выполняется. Это явление произойдет, если угол падения луча на границу раздела сред будет превышать предельный (критический) угол $\alpha_0$, который определяется по формуле:
$\sin \alpha_0 = \frac{n_2}{n_1} = \frac{n_{воды}}{n_{стекла}} = \frac{1.33}{1.5} \approx 0.887$
Поскольку значение синуса меньше 1, такой угол существует, и полное отражение возможно.
Ответ: Да, может.