Ответьте на вопросы, страница 153 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Ответьте на вопросы

1. Почему глубина водоема кажется нам меньше истинной глубины?

2. Почему на рыбалке с копьем новичку сложно попасть в рыбу (рис. 185)?

1. Почему глубина водоема кажется нам меньше истинной глубины?

Это оптическая иллюзия, вызванная физическим явлением — преломлением света. Когда мы смотрим на дно водоема, мы видим свет, отраженный от дна. Эти световые лучи проходят из одной среды (воды) в другую (воздух), прежде чем достичь наших глаз. Вода является оптически более плотной средой, чем воздух, ее показатель преломления ($n_{воды} \approx 1,33$) больше показателя преломления воздуха ($n_{воздуха} \approx 1,0$).
Согласно закону преломления света, при переходе из оптически более плотной среды в менее плотную луч света отклоняется от перпендикуляра к границе раздела сред. То есть, угол преломления в воздухе больше угла падения в воде.
Наш мозг по умолчанию предполагает, что свет распространяется по прямой. Поэтому он интерпретирует приходящие в глаз преломленные лучи так, как если бы они исходили из точки, лежащей на их прямолинейном продолжении. Эти продолжения пересекаются на меньшей глубине, чем реальное дно. В результате мы видим мнимое изображение дна, которое расположено выше, и нам кажется, что водоем мельче, чем он есть на самом деле. Кажущаяся глубина $h'$ связана с истинной глубиной $\text{H}$ соотношением $h' \approx H/n$, где $\text{n}$ — показатель преломления воды.

Ответ: Глубина водоема кажется меньше из-за преломления света на границе вода-воздух. Световые лучи, идущие от дна, изменяют свое направление, а наш мозг воспринимает их как идущие по прямой от мнимого изображения дна, расположенного ближе к поверхности.

2. Почему на рыбалке с копьем новичку сложно попасть в рыбу (рис. 185)?

Эта сложность является прямым следствием явления преломления света, описанного в предыдущем вопросе. Рыбак, стоящий над водой, видит не саму рыбу, а ее мнимое изображение.
Свет, отраженный от рыбы, идя из воды в воздух, преломляется на поверхности. Из-за этого преломления лучи отклоняются, и для наблюдателя в воздухе кажется, что они исходят из точки, расположенной выше реального положения рыбы. Таким образом, видимое положение рыбы (ее мнимое изображение) находится ближе к поверхности, чем ее истинное положение.
Новичок, не имеющий опыта, инстинктивно целится копьем прямо в то место, где он видит рыбу. Однако копье, брошенное в воду, движется практически по прямой (небольшим искривлением траектории из-за силы тяжести и сопротивления воды можно пренебречь в данном контексте) и летит в точку, где находится мнимое изображение. Поскольку настоящая рыба находится глубже, копье проходит над ней.
Опытные рыбаки знают об этом эффекте и делают поправку, целясь значительно ниже того места, где они видят рыбу, чтобы компенсировать оптический обман.

Ответ: Новичку сложно попасть в рыбу, потому что из-за преломления света он видит ее мнимое изображение, которое находится выше и ближе к нему, чем реальная рыба. Целясь в видимое изображение, он направляет копье над настоящей рыбой и промахивается.