Номер 2, страница 181 - гдз по физике 7 класс учебник Пурышева, Важеевская

2. Свет переходит из воздуха в масло, оптическая плотность которого больше, чем оптическая плотность воздуха (рис. 169). Начертите примерный ход преломлённого луча и отметьте углы падения и преломления.

Рис. 169

Дано:

Свет переходит из среды 1 (воздух) в среду 2 (масло).

Показатель преломления воздуха - $n_{воздуха}$.

Показатель преломления масла - $n_{масла}$.

Оптическая плотность масла больше, чем у воздуха, следовательно, показатель преломления масла больше показателя преломления воздуха: $n_{масла} > n_{воздуха}$.

Найти:

Начертить примерный ход преломлённого луча и отметить углы падения и преломления.

Решение:

Когда свет переходит из одной прозрачной среды в другую, на границе их раздела он меняет направление своего распространения. Это явление называется преломлением света. Оно описывается законом Снеллиуса:

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

Здесь $n_1$ и $n_2$ — это абсолютные показатели преломления первой и второй сред соответственно. Угол $\alpha$ — это угол падения, а $\gamma$ — угол преломления.

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

Угол преломления ($\gamma$) — это угол между преломленным лучом и нормалью.

В нашей задаче свет переходит из воздуха ($n_1 = n_{воздуха}$) в масло ($n_2 = n_{масла}$). По условию, оптическая плотность масла больше оптической плотности воздуха, что означает $n_{масла} > n_{воздуха}$.

Из закона Снеллиуса выразим отношение синусов углов:

$\frac{\sin\alpha}{\sin\gamma} = \frac{n_2}{n_1} = \frac{n_{масла}}{n_{воздуха}}$

Так как $n_{масла} > n_{воздуха}$, то их отношение $\frac{n_{масла}}{n_{воздуха}} > 1$.

Следовательно, $\frac{\sin\alpha}{\sin\gamma} > 1$, что приводит к неравенству $\sin\alpha > \sin\gamma$.

Поскольку углы падения и преломления измеряются в диапазоне от 0° до 90°, из $\sin\alpha > \sin\gamma$ следует, что $\alpha > \gamma$.

Это означает, что при переходе из оптически менее плотной среды (воздух) в оптически более плотную среду (масло) луч света преломляется, приближаясь к нормали. Таким образом, угол преломления будет меньше угла падения.

Ниже представлен чертеж, иллюстрирующий этот процесс.

На рисунке падающий луч показан в верхней среде (воздух), а преломленный — в нижней (масло). Пунктирная линия — это нормаль к границе раздела сред. Угол падения $\alpha$ больше угла преломления $\gamma$.

Ответ:

Ход преломленного луча показан на рисунке в разделе "Решение". При переходе из воздуха в масло (в оптически более плотную среду) луч света преломляется, отклоняясь к перпендикуляру, проведенному к границе раздела сред. В результате угол преломления $\gamma$ оказывается меньше угла падения $\alpha$ ($\gamma < \alpha$).