Номер 68.33, страница 234 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 68. Преломление света. Глава 9. Оптические явления - номер 68.33, страница 234.

68.33 [н] На рисунках IX-30 и IX-31 изображены лучи, падающие на границу раздела двух сред — воздуха и воды. Предельный угол полного внутреннего отражения для этих сред равен $49^{\circ}$. Выберите рисунок, соответствующий принципиальной возможности получения полного внутреннего отражения. Измерьте с помощью транспортира угол падения лучей и определите, достигнуто ли это состояние.

Дано:

Среды: воздух и вода.

Предельный угол полного внутреннего отражения $ \alpha_{пр} = 49° $.

Найти:

1. Выбрать рисунок, на котором принципиально возможно полное внутреннее отражение.

2. Измерить угол падения $ \alpha $.

3. Определить, достигнуто ли состояние полного внутреннего отражения.

Решение:

Выберите рисунок, соответствующий принципиальной возможности получения полного внутреннего отражения.

Явление полного внутреннего отражения происходит, когда свет переходит из оптически более плотной среды в оптически менее плотную (в данном случае из воды в воздух) и угол падения превышает некоторое критическое значение, называемое предельным углом.

Показатель преломления воды ($ n_{воды} \approx 1,33 $) больше показателя преломления воздуха ($ n_{воздуха} \approx 1,00 $). Следовательно, для наблюдения полного внутреннего отражения луч света должен падать из воды на границу раздела с воздухом.

На предполагаемом рисунке IX-30 луч идет из воздуха в воду, что не соответствует условию возникновения полного внутреннего отражения.

На рисунке IX-31 луч света идет из воды в воздух. Только в этом случае возможно полное внутреннее отражение.

Ответ: Рисунок, соответствующий принципиальной возможности получения полного внутреннего отражения, – это рисунок IX-31.

Измерьте с помощью транспортира угол падения лучей и определите, достигнуто ли это состояние.

Угол падения ($ \alpha $) – это угол между падающим лучом и нормалью к границе раздела сред в точке падения. На рисунке IX-31, измерив угол падения с помощью транспортира, получаем его значение: $ \alpha \approx 60° $.

Состояние полного внутреннего отражения достигается, если угол падения $ \alpha $ больше предельного угла полного внутреннего отражения $ \alpha_{пр} $. По условию $ \alpha_{пр} = 49° $.

Сравним измеренное значение угла падения с предельным углом:

$ 60° > 49° $, или $ \alpha > \alpha_{пр} $.

Так как угол падения больше предельного угла, луч света не преломится в воздух, а полностью отразится обратно в воду. Таким образом, состояние полного внутреннего отражения достигнуто.

Ответ: Угол падения лучей на рисунке IX-31 равен примерно 60°. Поскольку $ 60° > 49° $, состояние полного внутреннего отражения достигнуто.