Номер 7.52, страница 151 - гдз по физике 11 класс сборник задач Заболотский, Комиссаров

Колебания и волны. Глава 7. Геометрическая оптика. Отражение света. Плоское зеркало - номер 7.52, страница 151.

Условие.

7.52. Постройте дальнейший ход луча в случаях, изображённых на рисунке 7.6.

Рис. 7.6

Решение.

Для построения дальнейшего хода луча в каждом случае используется закон отражения света: падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр, восстановленный в точке падения к поверхности зеркала, лежат в одной плоскости, причем угол падения $ \alpha $ равен углу отражения $ \beta $. Построение будем производить, используя узлы сетки.

а

1. Определяем точку падения луча на наклонное зеркало. Зеркало расположено под углом 45° к горизонтали (его линия проходит по диагоналям клеток сетки).

2. В точке падения строим перпендикуляр (нормаль) к поверхности зеркала. Так как зеркало наклонено под углом 45° (с уклоном «вправо-вниз»), нормаль будет также расположена под углом 45°, но перпендикулярно зеркалу (с уклоном «вправо-вверх»).

3. Анализируем падающий луч. Чтобы попасть в точку падения, он смещается на 2 клетки вправо и на 1 клетку вниз.

4. Согласно закону отражения, отраженный луч должен быть симметричен падающему относительно нормали. Для зеркала под углом 45° это означает, что горизонтальное и вертикальное смещения луча меняются местами. Если падающий луч имел смещение (2 вправо, 1 вниз), то отраженный будет иметь смещение (1 вправо, 2 вниз).

5. Из точки падения строим отраженный луч, который смещается на 1 клетку вправо и 2 клетки вниз.

Ответ: Отраженный луч пойдет вниз и вправо, смещаясь на 2 клетки вниз на каждую 1 клетку смещения вправо.

б

1. В данном случае система состоит из двух плоских зеркал, расположенных под прямым углом друг к другу.

2. Падающий луч сначала попадает на вертикальное зеркало. Из рисунка видно, что для этого он смещается на 3 клетки вправо и 2 клетки вниз.

3. При отражении от вертикального зеркала изменяется на противоположное только горизонтальное направление движения луча. Таким образом, после первого отражения луч будет двигаться, смещаясь на 3 клетки влево и 2 клетки вниз.

4. Далее этот луч падает на горизонтальное зеркало. При отражении от горизонтальной поверхности изменяется на противоположное только вертикальное направление движения луча.

5. После второго отражения луч будет двигаться, смещаясь на 3 клетки влево и 2 клетки вверх.

6. Итоговый отраженный луч имеет направление, противоположное направлению первоначального падающего луча, и параллелен ему.

Ответ: После двух отражений луч пойдет вверх и влево, параллельно падающему лучу, но в противоположном направлении (смещаясь на 2 клетки вверх на каждые 3 клетки смещения влево).

в

1. Система состоит из горизонтального и наклонного зеркал.

2. Судя по изображению, падающий луч сначала попадает на горизонтальное зеркало. Его направление: на 1 клетку вправо и 2 клетки вниз.

3. При отражении от горизонтального зеркала вертикальная составляющая направления меняется на противоположную. Отраженный луч будет двигаться, смещаясь на 1 клетку вправо и 2 клетки вверх.

4. Этот луч падает на наклонное зеркало. Наклонное зеркало смещается на 2 клетки вправо и 1 клетку вверх.

5. Для построения второго отраженного луча необходимо в точке его падения на наклонное зеркало восстановить перпендикуляр (нормаль) и построить луч, отраженный под тем же углом, под которым он упал на зеркало. Это построение сложно выполнить точно без транспортира. Однако, используя координатный метод, можно определить точное направление. Луч, падающий на второе зеркало, имеет тангенс угла наклона к горизонтали, равный 2. Наклонное зеркало имеет тангенс угла наклона 0.5. После отражения, согласно расчетам, итоговый луч будет двигаться вправо и вниз.

6. Расчет показывает, что направление итогового луча будет соответствовать смещению на 11 клеток вправо и 2 клетки вниз.

Ответ: После отражения от горизонтального зеркала луч пойдет вверх и вправо (1 клетка вправо, 2 вверх), а после отражения от наклонного зеркала пойдет вниз и вправо под небольшим углом к горизонтали (11 клеток вправо, 2 вниз).