Номер 358, страница 105 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Московкина, Волков

8 класс. Преломление света - номер 358, страница 105.

Условие.

358. На плоскопараллельную стеклянную пластину падает из воздуха луч света (см. рисунок). Нарисуйте схематически дальнейший ход этого луча.

Решение.

Решение

Когда луч света, идущий из воздуха, падает на поверхность стеклянной пластины, он преломляется на границе двух сред: воздух-стекло. Поскольку стекло является оптически более плотной средой по сравнению с воздухом (показатель преломления стекла $n_{стекла}$ больше показателя преломления воздуха $n_{воздуха}$), луч света при входе в стекло отклоняется, приближаясь к перпендикуляру (нормали), проведенному к поверхности в точке падения луча.

Обозначим угол падения (угол между падающим лучом и нормалью) как $\alpha$, а угол преломления (угол между преломленным лучом и нормалью) как $\beta$. Согласно закону преломления света (закону Снеллиуса):

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

Так как $n_{стекла} > n_{воздуха}$, из этого соотношения следует, что $\sin \alpha > \sin \beta$, а значит и угол падения больше угла преломления: $\alpha > \beta$.

Далее, преломленный луч распространяется внутри пластины и достигает второй границы раздела сред: стекло-воздух. Так как пластина плоскопараллельная, её грани параллельны. Это означает, что нормаль ко второй границе параллельна нормали к первой. Из геометрии следует, что угол падения луча на вторую границу равен углу преломления на первой, то есть $\beta$.

При выходе из стекла обратно в воздух луч снова преломляется. Теперь он переходит из оптически более плотной среды в менее плотную. Обозначим угол преломления при выходе из стекла как $\gamma$. Для второй границы закон Снеллиуса записывается так:

$n_{стекла} \cdot \sin \beta = n_{воздуха} \cdot \sin \gamma$

Сопоставляя уравнения для обеих границ, мы видим, что левые части выражений для $n_{стекла} \cdot \sin \beta$ равны. Следовательно, равны и правые части:

$n_{воздуха} \cdot \sin \alpha = n_{воздуха} \cdot \sin \gamma$

Отсюда следует, что $\sin \alpha = \sin \gamma$, а значит $\alpha = \gamma$.

Таким образом, луч, вышедший из пластины, распространяется параллельно падающему лучу, но со смещением относительно его первоначального направления. Схематически дальнейший ход луча показан на рисунке.

Ответ:

При прохождении через плоскопараллельную стеклянную пластину луч света преломляется дважды: при входе в стекло и при выходе из него. В результате луч выходит из пластины в направлении, параллельном первоначальному, но со смещением. Схематический ход луча показан на рисунке выше.