Номер 27.19, страница 139 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Оптические явления. 27. Преломление света - номер 27.19, страница 139.

Условие.

27.19. Если поверхность воды не совсем спокойная, то предметы, лежащие на дне, кажутся колеблющимися. Объясните это явление.

Решение.

Решение

Данное явление объясняется преломлением света на границе двух сред: воды и воздуха.

Свет, отраженный от предметов, лежащих на дне, проходит из оптически более плотной среды (воды) в оптически менее плотную среду (воздух). При переходе через границу раздела сред световые лучи преломляются, то есть изменяют направление своего распространения.

Когда поверхность воды спокойна, она представляет собой плоскую горизонтальную границу. Лучи света от каждой точки предмета преломляются под постоянным углом, и наблюдатель видит четкое, неподвижное мнимое изображение предмета на меньшей глубине, чем его истинное положение.

Если же на поверхности воды есть волны или рябь, то граница раздела вода-воздух становится неровной и постоянно меняет свою форму. Она состоит из множества мелких участков, наклоненных под разными и непрерывно изменяющимися углами. Каждый такой участок поверхности работает как маленькая призма или линза, преломляя свет по-своему.

Из-за движения волн нормаль к поверхности в каждой точке постоянно меняет свое направление. Это приводит к непрерывному изменению углов падения лучей света на границу раздела. Согласно закону преломления света, $n_{воды} \cdot \sin(\alpha) = n_{воздуха} \cdot \sin(\beta)$, где $\alpha$ — угол падения, а $\beta$ — угол преломления. Постоянное изменение угла падения $\alpha$ вызывает постоянное изменение угла преломления $\beta$.

В результате лучи света, попадающие в глаз наблюдателя, приходят с постоянно меняющихся направлений. Мозг, продолжая эти лучи по прямой, строит мнимое изображение предмета, которое непрерывно и беспорядочно смещается в пространстве. Это быстрое смещение мнимого изображения и воспринимается как колебание или дрожание предмета.

Ответ: Кажущееся колебание предметов на дне обусловлено преломлением света на неспокойной, постоянно меняющей свою форму границе раздела воды и воздуха. Из-за движения волн лучи света от предметов постоянно меняют направление после преломления, что приводит к непрерывному смещению их мнимых изображений, воспринимаемому как колебание.