Проводим опыты, страница 236 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 5. Оптические явления. Параграф 57. Преломление света. Вспомните - страница 236.

Условие.

Повторите опыт Евклида. Положите на дно чайной чашки кольцо (или монету), после чего расположите её перед собой так, чтобы края чашки закрывали её дно. Если, не меняя взаимного расположения чашки и глаз, налить в неё воду, то кольцо (или монета) становится видимым. Почему?

Решение.

Решение

Это явление объясняется законом преломления света. Свет в однородной среде (например, в воздухе или в воде) распространяется по прямой линии.

Когда чашка пуста, мы имеем дело с одной средой — воздухом. Лучи света от кольца, лежащего на дне, идут по прямой. Если расположить глаз так, что край чашки находится на этой прямой линии, он будет физически блокировать лучи света, и кольцо останется невидимым.

Когда в чашку наливают воду, ход световых лучей меняется. Теперь лучи от кольца проходят через две разные оптические среды: сначала через воду, а затем через воздух, прежде чем попасть в глаз наблюдателя. На границе раздела двух сред (поверхности воды) происходит явление, называемое преломлением света — изменение направления светового луча.

Вода является оптически более плотной средой, чем воздух. Согласно законам физики, при переходе из оптически более плотной среды в менее плотную (из воды в воздух) луч света отклоняется от перпендикуляра к поверхности. Это означает, что угол преломления (в воздухе) будет больше угла падения (в воде). Данное явление описывается законом Снеллиуса:

$n_1 \cdot \sin\alpha = n_2 \cdot \sin\beta$

где $n_1$ и $n_2$ — показатели преломления воды и воздуха, а $\alpha$ и $\beta$ — углы падения и преломления. Так как показатель преломления воды ($n_1 \approx 1,33$) больше показателя преломления воздуха ($n_2 \approx 1,0$), то угол $\beta$ будет больше угла $\alpha$.

Благодаря этому "изгибу" лучи света от кольца, которые без воды были бы заблокированы краем чашки, огибают это препятствие и попадают в глаз наблюдателя. Наш мозг интерпретирует приходящие лучи так, будто они распространялись по прямой. В результате мы видим мнимое изображение кольца, которое кажется расположенным выше своего реального положения. Это мнимое изображение и становится видимым над краем чашки.

Ответ: Кольцо становится видимым из-за явления преломления света на границе вода-воздух. Лучи света, идущие от кольца, изгибаются на поверхности воды, обходят край чашки и попадают в глаз наблюдателя. Из-за этого нам кажется, что кольцо находится выше, чем на самом деле, и мы его видим.