Номер 27.9, страница 137 - гдз по физике 8 класс задачник Генденштейн, Кирик

Оптические явления. 27. Преломление света - номер 27.9, страница 137.

Условие.

27.9. Световой луч, который падает снизу на поверхность воды, испытывает отражение и преломление. На каком из рисунков (рис. 149, а—г) правильно показаны отраженный и преломленный лучи?

Рис. 149

Решение.

Решение

Для того чтобы определить, какой из рисунков является правильным, необходимо применить законы отражения и преломления света на границе двух сред: воды и воздуха.

Световой луч падает снизу, то есть он переходит из воды в воздух. Вода является оптически более плотной средой, чем воздух. Это означает, что показатель преломления воды ($n_1$) больше показателя преломления воздуха ($n_2$): $n_1 > n_2$.

Рассмотрим оба явления:

1. Закон отражения света. Угол падения луча ($ \alpha $) должен быть равен углу отражения ($ \beta $). Отраженный луч должен остаться в той же среде, из которой падал исходный луч, то есть в воде. На всех четырех рисунках это условие в целом соблюдается.

2. Закон преломления света (закон Снеллиуса). Он описывается формулой $n_1 \sin{\alpha} = n_2 \sin{\gamma}$, где $ \gamma $ — угол преломления. Эту формулу можно переписать в виде: $ \frac{\sin{\alpha}}{\sin{\gamma}} = \frac{n_2}{n_1} $.

Поскольку $n_1 > n_2$, то отношение $ \frac{n_2}{n_1} < 1 $. Следовательно, $ \frac{\sin{\alpha}}{\sin{\gamma}} < 1 $, что означает $ \sin{\alpha} < \sin{\gamma} $. Так как углы падения и преломления являются острыми (от 0° до 90°), из этого неравенства следует, что угол преломления должен быть больше угла падения: $ \gamma > \alpha $. Это значит, что при переходе из оптически более плотной среды в менее плотную, преломленный луч отклоняется от перпендикуляра (нормали), проведенного к границе раздела сред в точке падения луча.

Теперь проанализируем каждый рисунок:

а) Отраженный луч показан верно. Преломленный луч, однако, приближается к перпендикуляру, то есть угол преломления $ \gamma $ меньше угла падения $ \alpha $. Это неверно.

б) Отраженный луч показан верно. Преломленный луч отклоняется от перпендикуляра, то есть угол преломления $ \gamma $ больше угла падения $ \alpha $. Это полностью соответствует закону преломления света. Этот рисунок правильный.

в) На этом рисунке луч проходит границу раздела без преломления ($ \gamma = \alpha $). Это было бы возможно только при падении луча перпендикулярно границе или если бы показатели преломления сред были одинаковы, что не соответствует условию задачи. Этот рисунок неверный.

г) Здесь, как и на рисунке а), преломленный луч приближается к перпендикуляру ($ \gamma < \alpha $), что является неверным.

Таким образом, единственный рисунок, на котором правильно изображены и отраженный, и преломленный лучи, — это рисунок б.

Ответ: б.