Номер 1321, страница 145 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

8 класс. Световые явления. 49. Преломление света. Закон преломления света - номер 1321, страница 145.

Решение.

Прохождение луча света через плоскопараллельную стеклянную пластинку включает два последовательных преломления на её гранях. Рассмотрим этот процесс подробно.

1. Преломление на границе воздух-стекло

Световой луч, падающий из воздуха на поверхность стеклянной пластинки, переходит из среды с меньшим показателем преломления (воздух, $n_1$) в среду с большим показателем преломления (стекло, $n_2$). Воздух является оптически менее плотной средой, чем стекло, поэтому $n_2 > n_1$.

Согласно закону преломления света (закон Снеллиуса), отношение синуса угла падения $\alpha$ к синусу угла преломления $\beta$ есть величина постоянная для двух данных сред:

$n_1 \sin \alpha = n_2 \sin \beta$

Здесь углы $\alpha$ и $\beta$ отсчитываются от нормали (перпендикуляра), проведённой к границе раздела сред в точке падения луча.

Так как $n_2 > n_1$, из уравнения следует, что $\sin \beta < \sin \alpha$, а значит и угол преломления будет меньше угла падения: $\beta < \alpha$. Это означает, что при входе в стекло луч света отклоняется, приближаясь к нормали.

2. Преломление на границе стекло-воздух

Пройдя сквозь пластинку по прямой, луч достигает второй границы раздела — стекло-воздух. Теперь свет выходит из оптически более плотной среды (стекло) в оптически менее плотную (воздух).

Так как пластинка плоскопараллельная, её грани параллельны друг другу. Следовательно, нормаль ко второй поверхности параллельна нормали к первой. Из геометрии следует, что угол падения луча на вторую границу (изнутри стекла) равен углу преломления на первой границе, то есть $\beta$.

Запишем закон преломления для второй границы, обозначив угол выхода луча в воздух через $\gamma$:

$n_2 \sin \beta = n_1 \sin \gamma$

Теперь сопоставим уравнения для обеих границ:

$n_1 \sin \alpha = n_2 \sin \beta$

$n_2 \sin \beta = n_1 \sin \gamma$

Отсюда следует, что $n_1 \sin \alpha = n_1 \sin \gamma$, что приводит к равенству $\sin \alpha = \sin \gamma$. Для углов в диапазоне от 0° до 90° это означает, что $\alpha = \gamma$.

Таким образом, луч света выходит из пластинки в воздух под тем же углом к нормали, под которым он на неё упал. Поскольку нормали в точках входа и выхода параллельны, то и сам вышедший луч будет параллелен падающему лучу. Однако из-за преломления внутри пластинки вышедший луч будет смещён относительно первоначального направления распространения падающего луча.

Ниже представлено графическое построение хода луча.

Ответ:

Ход луча через стеклянную пластинку показан на рисунке. Падающий луч преломляется на первой границе, приближаясь к нормали, проходит через пластинку, а затем преломляется на второй границе, удаляясь от нормали. В результате вышедший из пластинки луч параллелен падающему, но смещён относительно его первоначального направления.