Номер 4, страница 185 - гдз по физике 7 класс учебник Пурышева, Важеевская

4. Приведите примеры применения явления полного внутреннего отражения света.

4. Явление полного внутреннего отражения света находит широкое применение в науке, технике и быту. Оно наблюдается, когда свет переходит из оптически более плотной среды в оптически менее плотную (например, из стекла в воздух) под углом падения, который превышает определенное значение, называемое критическим углом $ \alpha_0 $. При таких условиях свет не преломляется, а полностью отражается обратно в первую, более плотную среду. Критический угол зависит от показателей преломления двух сред и определяется по формуле: $ \sin \alpha_0 = \frac{n_2}{n_1} $, где $ n_1 $ — показатель преломления оптически более плотной среды, а $ n_2 $ — показатель преломления оптически менее плотной среды ($ n_1 > n_2 $).

Ниже приведены основные примеры применения этого явления.

Оптоволоконная связь. Это одно из самых значимых применений полного внутреннего отражения. Оптоволоконные кабели, используемые для передачи данных (интернет, телефония, телевидение), состоят из тонкой стеклянной или пластиковой нити (сердцевины), покрытой оболочкой из материала с меньшим показателем преломления. Световой импульс, несущий информацию, распространяется по сердцевине, многократно отражаясь от границы «сердцевина-оболочка» без потерь энергии. Это позволяет передавать сигналы на большие расстояния с огромной скоростью.

Поворотные призмы в оптических приборах. В биноклях, перископах, зеркальных фотоаппаратах и проекторах вместо зеркал часто используют стеклянные призмы. Например, прямоугольная призма может повернуть ход лучей на 90° или 180°. В отличие от металлических зеркал, которые поглощают часть света, отражение от граней призмы в режиме полного внутреннего отражения происходит практически без потерь, что делает изображение более ярким и контрастным. Также призменные системы (например, призмы Порро или Аббе-Кёнига в биноклях) применяются для оборачивания перевернутого изображения.

Эндоскопия. В медицине для визуального исследования внутренних органов используются эндоскопы. Гибкий эндоскоп представляет собой жгут из тысяч тончайших оптических волокон. Один пучок волокон (световод) доставляет свет внутрь тела для освещения, а другой — передает изображение от исследуемого органа к глазу врача или на камеру, используя принцип полного внутреннего отражения.

Ювелирное дело. Яркий блеск и «игра света» ограненных драгоценных камней, в первую очередь бриллиантов, обусловлены полным внутренним отражением. Камень гранят таким образом, чтобы большая часть света, попадающего в него через верхнюю часть (корону), испытывала полное внутреннее отражение от нижних граней (павильона) и выходила обратно, создавая эффект сияния.

Световозвращатели (катафоты). Эти устройства, которые можно видеть на дорожных знаках, автомобилях, велосипедах и специальной одежде, предназначены для отражения света обратно в сторону его источника. Их работа основана на использовании множества микроскопических угловых отражателей (часто в виде призм), в которых свет претерпевает несколько полных внутренних отражений.

Рефрактометры. Это приборы для точного измерения показателя преломления веществ. Один из распространенных типов рефрактометров (рефрактометр Аббе) работает на принципе измерения критического угла полного внутреннего отражения на границе между измеряемым образцом и призмой с известным и высоким показателем преломления.

Ответ: Основными примерами применения явления полного внутреннего отражения света являются: оптоволоконные линии связи, поворотные и оборачивающие призмы в оптических приборах (биноклях, перископах), медицинские эндоскопы, огранка драгоценных камней для придания им блеска, световозвращатели (катафоты) и приборы для измерения показателя преломления (рефрактометры).