Номер 2, страница 80 - гдз по физике 8 класс тренажёр Хмельницкая

Проверочная работа № 15. Плоское зеркало. Построение изображений в тонких линзах. Применение формулы тонкой линзы. Вариант 1 - номер 2, страница 80.

Решение.

2. Каким будет дальнейший ход луча?

Решение.

Решение

Дальнейший ход луча определяется законами преломления и отражения света. Проследим путь луча поэтапно.

1. Преломление на границе вода-воздух.

Луч выходит из воды в воздух. Вода является оптически более плотной средой, чем воздух, то есть ее показатель преломления $n_{воды}$ больше показателя преломления воздуха $n_{воздуха}$ ($n_{воды} \approx 1.33$, $n_{воздуха} \approx 1.00$).

При переходе из оптически более плотной среды в менее плотную свет преломляется, отклоняясь от перпендикуляра (нормали), восстановленного в точке падения луча к границе раздела сред. Согласно закону преломления света (закону Снеллиуса):

$n_{воды} \cdot \sin(\alpha) = n_{воздуха} \cdot \sin(\beta)$

где $\alpha$ — угол падения в воде, а $\beta$ — угол преломления в воздухе. Поскольку $n_{воды} > n_{воздуха}$, то угол преломления будет больше угла падения, то есть $\beta > \alpha$.

2. Отражение от зеркала.

Преломленный луч распространяется прямолинейно в воздухе и падает на плоское зеркало. Отражение от зеркала происходит по закону отражения: угол падения луча на зеркало равен углу отражения. Падающий луч, отраженный луч и нормаль к поверхности зеркала в точке падения лежат в одной плоскости.

Так как зеркало параллельно границе раздела вода-воздух, нормаль к зеркалу будет параллельна нормали к границе раздела. Это означает, что угол падения луча на зеркало будет равен углу преломления $\beta$. Отраженный луч уйдет от зеркала под таким же углом $\beta$ к нормали.

3. Преломление на границе воздух-вода.

Отраженный от зеркала луч движется обратно к границе раздела воздух-вода и входит в воду. Теперь свет переходит из оптически менее плотной среды (воздух) в более плотную (вода). В этом случае луч будет преломляться, приближаясь к нормали.

В силу принципа обратимости световых лучей, а также симметрии задачи, угол падения луча на границу раздела (со стороны воздуха) будет равен $\beta$. Тогда, согласно закону Снеллиуса, угол преломления луча в воде ($ \alpha' $) будет равен исходному углу падения $\alpha$.

$n_{воздуха} \cdot \sin(\beta) = n_{воды} \cdot \sin(\alpha')$

Сравнивая с первым уравнением, получаем, что $\alpha' = \alpha$.

Таким образом, луч, вошедший обратно в воду, будет распространяться параллельно своему первоначальному направлению, но со смещением.

Ответ:

Луч света выйдет из воды в воздух, преломившись и отклонившись от нормали. Затем он отразится от зеркала по закону отражения (угол падения равен углу отражения). После отражения луч попадёт обратно на границу воздух-вода и, преломившись, войдёт в воду, при этом приблизившись к нормали. Итоговый луч в воде будет параллелен первоначальному лучу.