Номер 7.50, страница 151 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Колебания и волны. Глава 7. Геометрическая оптика. Отражение света. Плоское зеркало - номер 7.50, страница 151.

Условие.

7.50. В каком случае направления падающего и отражённого лучей совпадают?

Решение.

Решение

Закон отражения света гласит, что падающий луч, отражённый луч и перпендикуляр (нормаль), восстановленный в точке падения луча к поверхности, лежат в одной плоскости, причём угол отражения равен углу падения.

Пусть угол падения равен $\alpha$, а угол отражения равен $\beta$. Эти углы отсчитываются от нормали к поверхности. Согласно закону отражения:

$\alpha = \beta$

Направления падающего и отражённого лучей совпадают, если отражённый луч является прямым продолжением падающего луча, то есть луч света не меняет своего направления после взаимодействия с поверхностью. Рассмотрим два предельных случая падения луча.

1. Нормальное падение. Луч падает перпендикулярно поверхности. В этом случае он совпадает с нормалью, и угол падения $\alpha = 0^\circ$. Согласно закону отражения, угол отражения $\beta$ также равен $0^\circ$. Это означает, что отражённый луч пойдёт обратно по пути падающего луча. Их траектории совпадают, но направления движения противоположны. Следовательно, в этом случае направления не совпадают.

2. Скользящее падение. Луч падает на поверхность по касательной, то есть скользит вдоль неё. В этом случае луч перпендикулярен нормали к поверхности, и угол падения $\alpha = 90^\circ$. Согласно закону отражения, угол отражения $\beta$ также будет равен $90^\circ$. Это означает, что отражённый луч также будет направлен параллельно поверхности, являясь, по сути, продолжением падающего луча. В этом предельном случае их направления совпадают.

Ответ: Направления падающего и отражённого лучей совпадают в случае скользящего падения, когда луч света падает на отражающую поверхность по касательной (угол падения равен $90^\circ$).