Номер 27.17, страница 138 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Оптические явления. 27. Преломление света - номер 27.17, страница 138.

Условие.

27.17. На дне чашки лежит монета. Почему эта монета «приподнимается», когда в чашку наливают воду (рис. 152, а, б)? Обоснуйте свой ответ с помощью схематического рисунка.

Рис. 152

Решение.

Решение

Явление, из-за которого монета на дне чашки с водой кажется расположенной выше, чем на самом деле, называется преломлением света.

Свет от монеты, находящейся в воде, распространяется во все стороны. Когда лучи света достигают границы раздела двух сред — воды и воздуха — они меняют свое направление, то есть преломляются. Это происходит потому, что вода является оптически более плотной средой, чем воздух.

Согласно закону преломления света, при переходе луча из оптически более плотной среды (вода) в оптически менее плотную (воздух), он отклоняется от перпендикуляра (нормали) к границе раздела сред. Угол преломления $\beta$ становится больше угла падения $\alpha$. Закон преломления (закон Снеллиуса) описывается формулой: $n_1 \sin \alpha = n_2 \sin \beta$, где $n_1$ — показатель преломления воды, $n_2$ — показатель преломления воздуха. Так как $n_1 > n_2$ (примерно 1,33 > 1,00), то и $\beta > \alpha$.

Человеческий глаз воспринимает лучи света так, будто они распространяются строго прямолинейно. Поэтому наблюдателю кажется, что преломленные лучи, попавшие в глаз, исходят из точки, которая является их мнимым продолжением в обратном направлении. Эта точка (мнимое изображение монеты) находится выше, чем реальное положение монеты. Из-за этого глубина, на которой мы видим монету (кажущаяся глубина), меньше, чем ее реальная глубина. В результате монета визуально «приподнимается» и становится видимой.

Схематический рисунок:

На рисунке показан ход луча света от реальной монеты (M) к глазу наблюдателя. Луч выходит из воды в воздух и на границе раздела сред преломляется, удаляясь от нормали. Глаз воспринимает этот луч как идущий по прямой от точки M' — мнимого изображения монеты. Как видно из схемы, мнимое изображение M' находится выше, чем реальное положение M.

Ответ: Монета «приподнимается» из-за явления преломления света на границе раздела двух сред — «вода-воздух». Лучи света, идущие от монеты в воде, при выходе в воздух преломляются, изменяя свое направление. Наблюдателю кажется, что эти лучи идут по прямой от мнимого изображения монеты, которое расположено выше ее реального положения, то есть на меньшей глубине.