Номер 1, страница 181 - гдз по физике 7 класс учебник Пурышева, Важеевская

1. Луч света падает на границу раздела двух сред (рис. 168). Назовите, какая из них воздух, а какая — вода.

Рис. 168

Решение:

На рисунке изображен переход луча света из среды 1 в среду 2. При этом происходит преломление света, то есть изменение направления его распространения.

Угол $\alpha$ является углом падения — это угол между падающим лучом и перпендикуляром (нормалью), восстановленным в точке падения к границе раздела сред.

Угол $\gamma$ является углом преломления — это угол между преломленным лучом и нормалью.

Из рисунка видно, что луч света, перейдя во вторую среду, приблизился к нормали. Это означает, что угол падения больше угла преломления: $\alpha > \gamma$.

Согласно закону преломления света (закону Снеллиуса), произведение показателя преломления первой среды на синус угла падения равно произведению показателя преломления второй среды на синус угла преломления:

$n_1 \sin\alpha = n_2 \sin\gamma$

где $n_1$ — показатель преломления среды 1, а $n_2$ — показатель преломления среды 2.

Из этого закона следует соотношение:

$\frac{\sin\alpha}{\sin\gamma} = \frac{n_2}{n_1}$

Так как $\alpha > \gamma$, а для острых углов функция синуса возрастающая, то $\sin\alpha > \sin\gamma$. Следовательно, отношение $\frac{\sin\alpha}{\sin\gamma} > 1$.

Отсюда следует, что $\frac{n_2}{n_1} > 1$, что эквивалентно $n_2 > n_1$.

Это означает, что свет переходит из среды с меньшим показателем преломления (оптически менее плотной) в среду с большим показателем преломления (оптически более плотную).

Сравним известные показатели преломления для воздуха и воды:

Показатель преломления воздуха $n_{воздух} \approx 1,00$.

Показатель преломления воды $n_{вода} \approx 1,33$.

Поскольку $n_{вода} > n_{воздух}$, вода является оптически более плотной средой, чем воздух.

Так как $n_2 > n_1$, то среда 1 — это среда с меньшим показателем преломления (воздух), а среда 2 — среда с большим показателем преломления (вода).

Ответ: Среда 1 — это воздух, а среда 2 — это вода.