Номер 26.50, страница 132 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Оптические явления. 26. Отражение света. Изображение в зеркале - номер 26.50, страница 132.

Условие.

26.50. В ясную лунную ночь на поверхности озера или моря можно любоваться сверкающей лунной дорожкой (рис. 137). Объясните, как она образуется. Можно ли наблюдать лунную дорожку на идеально гладкой, спокойной поверхности воды? Почему дорожка всегда направлена на наблюдателя?

Рис. 137

Решение.

Объясните, как она образуется.
Лунная дорожка представляет собой отражение лунного света от неровной, взволнованной поверхности воды. Поверхность моря или озера почти никогда не бывает идеально гладкой, она покрыта множеством мелких волн и ряби. Каждая такая волна действует как маленькое, постоянно меняющее свою ориентацию зеркало. Лунный свет, являясь практически параллельным пучком лучей, падает на всю поверхность воды. Наблюдатель, стоящий на берегу, видит яркий блик от тех участков волн, которые в данный момент времени оказались ориентированы таким образом, чтобы отразить свет от Луны прямо ему в глаза. Это явление подчиняется закону зеркального отражения: угол падения луча равен углу отражения ($ \alpha = \beta $). Поскольку таких волн, имеющих нужный наклон, очень много, и они расположены на разном расстоянии от наблюдателя по направлению к Луне, их отражения сливаются в единую мерцающую полосу света — лунную дорожку.
Ответ: Лунная дорожка образуется в результате отражения лунного света от множества мелких волн на поверхности воды, которые действуют как маленькие зеркала, направляя свет в глаза наблюдателя.

Можно ли наблюдать лунную дорожку на идеально гладкой, спокойной поверхности воды?
Нет, на идеально гладкой, зеркальной поверхности воды лунную дорожку наблюдать нельзя. Такая поверхность действовала бы как одно большое плоское зеркало. В этом случае мы бы увидели только одно четкое, неискаженное отражение диска Луны в одной точке, а не вытянутую, переливающуюся дорожку. Именно наличие волн и ряби, создающих множество отражающих поверхностей с разными углами наклона, является ключевым условием для возникновения этого оптического явления.
Ответ: Нет, на идеально гладкой поверхности воды будет видно только одно четкое отражение луны, а не дорожка.

Почему дорожка всегда направлена на наблюдателя?
Дорожка всегда направлена на наблюдателя, потому что она является совокупностью отражений, которые попадают именно в его глаза. Для каждого конкретного наблюдателя существует свой уникальный набор точек на поверхности воды, которые в данный момент имеют правильный наклон, чтобы отразить свет от Луны к нему. Геометрически эти точки выстраиваются на линии, лежащей в плоскости, проходящей через Луну, глаз наблюдателя и отражающие точки на воде. Если наблюдатель сместится в сторону, то изменится и геометрия отражения: теперь свет будут отражать в его глаза уже другие участки волн. В результате дорожка "переместится" вместе с наблюдателем. Поэтому каждый человек на берегу видит свою собственную лунную дорожку, и она всегда будет казаться ему направленной прямо на него.
Ответ: Дорожка направлена на наблюдателя, так как она состоит из отражений, которые попадают именно в глаза этого конкретного наблюдателя, и для каждого наблюдателя этот набор отражений будет свой, образуя линию к нему.