Номер 7.133, страница 162 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Колебания и волны. Глава 7. Геометрическая оптика. Преломление света в плоскопараллельной пластине и призме - номер 7.133, страница 162.

Условие.

7.133. В каких случаях треугольная призма отклоняет падающий на неё луч не к основанию, а в сторону преломляющего угла?

Решение.

Решение

Обычно призма, изготовленная из оптически плотного материала (например, стекла), находится в оптически менее плотной среде (например, в воздухе). В этом случае показатель преломления призмы $n_п$ больше показателя преломления окружающей среды $n_с$. Когда луч света проходит через такую призму, он преломляется дважды: на входной и выходной гранях. На первой грани луч, переходя из менее плотной среды в более плотную, отклоняется к нормали. На второй грани, выходя из призмы, луч отклоняется от нормали. Суммарный эффект этих двух преломлений заключается в том, что луч всегда отклоняется к основанию призмы, то есть к её наиболее толстой части.

Для того чтобы луч отклонялся в противоположную сторону — к преломляющему углу (вершине призмы), — необходимо изменить соотношение оптических плотностей. Это произойдет в том случае, если призма будет находиться в среде, оптически более плотной, чем материал самой призмы. Математически это условие выражается как $n_п < n_с$.

При выполнении этого условия ($n_п < n_с$) ход лучей будет иным. При входе в призму, то есть при переходе из оптически более плотной среды в менее плотную, луч света будет удаляться от нормали. При выходе из призмы обратно в среду, то есть при переходе из менее плотной среды в более плотную, луч будет приближаться к нормали. Такое поведение луча на обеих гранях призмы приводит к тому, что итоговое отклонение луча происходит в сторону преломляющего угла (вершины), а не к основанию.

Практическим примером такой ситуации может служить полая стеклянная призма, заполненная воздухом (показатель преломления $n_п \approx 1$), которая помещена в воду ($n_с \approx 1,33$) или глицерин ($n_с \approx 1,47$).

Ответ: Треугольная призма отклоняет падающий на неё луч в сторону преломляющего угла в том случае, если показатель преломления материала, из которого сделана призма, меньше показателя преломления окружающей её среды.