Задание 2, страница 100 - гдз по физике 11 класс учебник Закирова, Аширов

Задание 2

1. Объясните причину возникновения миража в пустыне (рис. 99).

2. Изобразите ход световых лучей для миража в пустыне.

Рис. 99. Мираж в пустыне

1. Объясните причину возникновения миража в пустыне (рис. 99).

Мираж в пустыне представляет собой оптическое явление, возникающее в результате искривления световых лучей в неоднородных по температуре и плотности слоях атмосферы. Этот тип миража называется нижним миражом.

Причина его возникновения заключается в следующем:

1. В жаркий солнечный день песок в пустыне сильно нагревается. Нижний слой воздуха, соприкасающийся с раскаленной поверхностью, также сильно нагревается.

2. Горячий воздух имеет меньшую плотность, чем вышележащие более холодные слои воздуха.

3. Оптическая плотность среды, характеризуемая показателем преломления ($\text{n}$), напрямую связана с ее физической плотностью. Таким образом, у самой земли показатель преломления воздуха минимален и плавно возрастает с высотой. Воздух становится оптически неоднородной средой.

4. Световые лучи, идущие от удаленных объектов (например, от неба или верхушки горы) по направлению к наблюдателю, проходят через эти слои воздуха с разным показателем преломления. При переходе из более плотного слоя (холодного) в менее плотный (горячий) луч света преломляется, изгибаясь вверх.

5. На некоторой высоте траектория луча становится почти горизонтальной, и происходит явление, аналогичное полному внутреннему отражению. Луч света, изогнувшись, начинает подниматься вверх и попадает в глаз наблюдателя.

6. Человеческий мозг не воспринимает искривление лучей и предполагает, что свет распространялся по прямой. В результате наблюдатель видит мнимое изображение объекта ниже его истинного положения. Если источником света является голубое небо, то его мнимое изображение на земле воспринимается как отражение в воде, создавая иллюзию озера или оазиса.

Ответ: Причина возникновения миража в пустыне — это искривление световых лучей из-за их преломления в неоднородно нагретых слоях воздуха. Горячий, менее плотный воздух у поверхности земли имеет меньший показатель преломления, чем холодный воздух наверху, что заставляет лучи света от удаленных объектов изгибаться вверх, создавая мнимое перевернутое изображение под реальным объектом, которое часто выглядит как водная гладь.

2. Изобразите ход световых лучей для миража в пустыне.

На схеме ниже показан ход лучей при возникновении нижнего миража. Луч света от верхушки удаленного объекта (пальмы) распространяется по направлению к земле, искривляется в горячем слое воздуха и попадает в глаз наблюдателя. Наблюдатель видит мнимое перевернутое изображение объекта там, откуда, по его восприятию, пришел прямой луч.

Ответ: Ход световых лучей для миража в пустыне изображен на схеме выше. Луч от объекта искривляется вверх в горячих слоях воздуха у земли и попадает в глаз наблюдателя, который видит мнимое изображение объекта под его реальным положением.