Номер 1323, страница 145 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Перышкин

8 класс. Световые явления. 49. Преломление света. Закон преломления света - номер 1323, страница 145.

Решение.

Оптическая плотность среды характеризуется ее показателем преломления $\text{n}$. Чем выше оптическая плотность, тем больше показатель преломления. По условию, при приближении к поверхности Земли показатель преломления воздуха плавно увеличивается. Атмосферу можно рассматривать как набор множества тонких горизонтальных слоев, у каждого из которых показатель преломления немного больше, чем у слоя над ним.

а) вертикально,

Если луч света входит в атмосферу вертикально, он падает перпендикулярно границам раздела этих условных слоев воздуха. В этом случае угол падения луча равен нулю ($ \alpha = 0^\circ $). Согласно закону преломления света (закону Снеллиуса) $n_1 \sin \alpha = n_2 \sin \beta$, где $\alpha$ — угол падения, а $\beta$ — угол преломления, получим: $n_1 \sin(0^\circ) = n_2 \sin \beta$. Так как $\sin(0^\circ) = 0$, то и $n_2 \sin \beta = 0$. Поскольку показатель преломления $n_2$ не равен нулю, то $\sin \beta = 0$, что означает $\beta = 0^\circ$. Таким образом, луч света не меняет своего направления при переходе из одного слоя в другой и продолжает распространяться по прямой линии.

Ответ: Ход луча, входящего в атмосферу вертикально, не изменится; он будет распространяться прямолинейно, не преломляясь.

б) наклонно?

Если луч света входит в атмосферу наклонно (под углом к вертикали), то при переходе из верхнего слоя в нижний он будет преломляться. Так как луч переходит из среды с меньшей оптической плотностью (меньшим показателем преломления $n_1$) в среду с большей оптической плотностью (большим показателем преломления $n_2$), угол преломления $\beta$ будет меньше угла падения $\alpha$ ($ \beta < \alpha $). Это следует из закона преломления $n_1 \sin \alpha = n_2 \sin \beta$: поскольку $n_2 > n_1$, то для сохранения равенства должно выполняться условие $\sin \beta < \sin \alpha$. Это означает, что луч будет отклоняться в сторону нормали, то есть становиться более вертикальным. Поскольку показатель преломления воздуха меняется непрерывно, траектория луча будет плавно искривляться, изгибаясь в сторону Земли. Это явление называется атмосферной рефракцией.

Ответ: Луч, входящий в атмосферу наклонно, будет искривлять свою траекторию, изгибаясь по направлению к поверхности Земли.