Номер 68.14, страница 232 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 68. Преломление света. Глава 9. Оптические явления - номер 68.14, страница 232.

68.14* [1571*] Рыбка в озере находится в точке S (рис. IX-33). В каком примерно направлении видит изображение рыбки в воде мальчик, если его глаз расположен в точке A?

Рис. IX-33

Решение

Для того чтобы мальчик увидел рыбку, свет, отраженный от рыбки в точке S, должен пройти из воды в воздух и попасть в глаз мальчика в точке A. Вода является оптически более плотной средой, чем воздух. Это означает, что показатель преломления воды ($n_{воды}$) больше показателя преломления воздуха ($n_{воздуха}$), то есть $n_{воды} \approx 1,33$, а $n_{воздуха} \approx 1,00$.

Когда световой луч переходит из оптически более плотной среды (воды) в оптически менее плотную среду (воздух), он преломляется на границе раздела двух сред. Согласно закону преломления света, луч отклоняется от перпендикуляра (нормали), проведенного к поверхности в точке падения. Угол преломления $\beta$ (в воздухе) оказывается больше угла падения $\alpha$ (в воде). Математически это выражается законом Снеллиуса:

$n_{воды} \cdot \sin\alpha = n_{воздуха} \cdot \sin\beta$

Поскольку $n_{воды} > n_{воздуха}$, из этого соотношения следует, что $\sin\beta > \sin\alpha$, и, следовательно, $\beta > \alpha$.

Человеческий глаз и мозг воспринимают свет так, как будто он распространяется по прямой линии. Поэтому мальчик будет видеть не саму рыбку в точке S, а ее мнимое изображение. Это изображение S' формируется на пересечении продолжений преломленных лучей, попадающих в глаз. Так как преломленный луч в воздухе отклоняется от нормали (то есть "отгибается" вниз, в сторону горизонтали, по пути к глазу), его мысленное продолжение назад, в воду, будет направлено под более крутым углом к поверхности, чем реальный луч от рыбки. В результате мнимое изображение S' будет находиться на меньшей глубине, чем сама рыбка S.

Таким образом, мальчик видит изображение рыбки в направлении прямой, соединяющей его глаз (точка A) и мнимое изображение рыбки (S'). Это направление будет проходить выше, чем реальное положение рыбки S. Мальчику будет казаться, что рыбка находится ближе к поверхности, чем она есть на самом деле.

Ответ: Мальчик видит изображение рыбки в направлении, которое находится выше реального положения рыбки. Ему кажется, что рыбка расположена ближе к поверхности воды, чем на самом деле, так как из-за преломления света на границе вода-воздух создается мнимое изображение рыбки на меньшей глубине.