Левая сторона, страница 59 - гдз по физике 8 класс самостоятельные работы Генденштейн, Орлов

Самостоятельная работа 8. Оптические явления. Отражение света. Вариант 5 - страница 59.

Условие.

Выполните экспериментальное задание.

Левая сторона

Оборудование: источник тока; лампочка на подставке; провода; экран с щелью; два зеркала на подставках; транспортир; лист бумаги; шуруп (рис. 1).

1. Установите на листе бумаги два зеркала так, чтобы они образовали прямой угол и прошедший сквозь щель в экране пучок света отразился от каждого из зеркал (пример для произвольного угла между зеркалами показан на рисунке 2). Отметьте на бумаге положение зеркал и ход луча света. Измерьте углы падения и отражения. Поставьте перед зеркалами шуруп и посмотрите, сколько изображений шурупа в зеркалах получится.

Рис. 1

Рис. 2

Результаты: _______.

2*. Измерьте угол отклонения пучка света от первоначального направления после отражения от двух зеркал. Поверните оба зеркала, оставив неизменным угол между ними, и повторите измерение. На основании этих опытов сформулируйте гипотезу и запишите её в тетради.

Решение.

Для выполнения данного задания необходимо установить два плоских зеркала на листе бумаги так, чтобы их отражающие поверхности образовывали прямой угол ($90^\circ$). Затем следует направить на одно из зеркал узкий пучок света от источника. Проследив ход луча, можно увидеть, что он сначала отражается от первого зеркала, затем падает на второе и отражается от него.

При построении хода лучей на бумаге необходимо в точке падения луча на каждое зеркало восстановить перпендикуляр (нормаль) к поверхности зеркала. Согласно закону отражения света, угол падения $\alpha$ (угол между падающим лучом и нормалью) равен углу отражения $\beta$ (угол между отраженным лучом и нормалью). То есть, $\alpha = \beta$. Это равенство будет выполняться для отражения от обоих зеркал.

Если перед зеркалами, установленными под углом $\alpha$ друг к другу, поместить предмет (шуруп), то количество видимых изображений $\text{N}$ можно рассчитать по формуле: $N = \frac{360^\circ}{\alpha} - 1$, при условии, что $360^\circ/\alpha$ является целым числом. В нашем случае угол $\alpha = 90^\circ$.

Подставим значение в формулу: $N = \frac{360^\circ}{90^\circ} - 1 = 4 - 1 = 3$.

Таким образом, в зеркалах можно будет наблюдать три изображения шурупа.

Ответ: При измерении углов падения и отражения для каждого зеркала будет подтверждаться закон отражения света: угол падения равен углу отражения. В системе из двух зеркал, расположенных под прямым углом, получится три изображения шурупа.

2*. Угол отклонения пучка света – это угол между первоначальным направлением падающего луча и конечным направлением луча, вышедшего из системы зеркал. Проведем расчет для данного случая.

Дано:

Угол между зеркалами $\alpha = 90^\circ$.

Найти:

Угол отклонения луча $\delta$.

Решение:

Угол отклонения луча света $\delta$ после отражения от двух зеркал, расположенных под углом $\alpha$ друг к другу, не зависит от угла падения и вычисляется по формуле:

$\delta = 360^\circ - 2\alpha$

В нашем случае $\alpha = 90^\circ$, поэтому угол отклонения будет равен:

$\delta = 360^\circ - 2 \cdot 90^\circ = 360^\circ - 180^\circ = 180^\circ$

Результат $180^\circ$ означает, что луч после двух отражений выходит параллельно падающему лучу, но в противоположном направлении. Это свойство углового отражателя.

В ходе эксперимента требуется повернуть оба зеркала, сохраняя угол между ними неизменным ($90^\circ$). При этом изменится угол падения луча на первое зеркало. Однако, как видно из приведенной выше формулы, угол отклонения $\delta$ зависит только от угла $\alpha$ между зеркалами и не зависит от угла падения. Следовательно, при повороте системы зеркал угол отклонения останется прежним, равным $180^\circ$.

На основании этих опытов можно сформулировать следующую гипотезу.

Ответ: Угол отклонения светового луча системой из двух плоских зеркал зависит только от угла между зеркалами и не зависит от угла падения луча на первое зеркало.