Номер 2, страница 81 - гдз по физике 8 класс тренажёр Хмельницкая

Проверочная работа № 15. Плоское зеркало. Построение изображений в тонких линзах. Применение формулы тонкой линзы. Вариант 2 - номер 2, страница 81.

Решение.

2. Каким будет дальнейший ход луча?

Решение.

Решение

Для того чтобы определить дальнейший ход луча, необходимо рассмотреть последовательно все явления, которые с ним произойдут: преломление на границе воздух-вода, отражение от зеркала и преломление на границе вода-воздух.

1. Преломление на границе воздух-вода.
Луч света падает из воздуха в воду. Воздух является оптически менее плотной средой, чем вода (показатель преломления воздуха $n_1 \approx 1,00$, а воды $n_2 \approx 1,33$). При переходе из менее плотной среды в более плотную луч света преломляется, приближаясь к перпендикуляру (нормали), восстановленному в точке падения. Угол преломления $\beta$ будет меньше угла падения $\alpha$. Это следует из закона Снеллиуса:$n_1 \sin \alpha = n_2 \sin \beta$.Поскольку $n_2 > n_1$, то для равенства должно выполняться условие $\sin \beta < \sin \alpha$, что соответствует $\beta < \alpha$.

2. Отражение от зеркала.
После преломления луч распространяется прямолинейно в воде и достигает поверхности зеркала, которое находится на дне. От зеркальной поверхности луч отражается. Согласно закону отражения света, угол падения на зеркало равен углу отражения. Так как зеркало параллельно поверхности воды, то луч падает на него под углом $\beta$ к нормали и отражается под таким же углом $\beta$.

3. Преломление на границе вода-воздух.
Отраженный луч движется вверх через воду и достигает границы раздела вода-воздух. Теперь луч переходит из оптически более плотной среды (вода) в оптически менее плотную (воздух). Угол падения на эту границу равен $\beta$. При выходе в воздух луч снова преломляется, но на этот раз он отклоняется от нормали. Угол преломления $\gamma$ будет больше угла падения $\beta$. Снова воспользуемся законом Снеллиуса:$n_2 \sin \beta = n_1 \sin \gamma$.

4. Итоговый ход луча.
Из уравнений для первого и второго преломлений ($n_1 \sin \alpha = n_2 \sin \beta$ и $n_2 \sin \beta = n_1 \sin \gamma$) мы видим, что $n_1 \sin \alpha = n_1 \sin \gamma$. Отсюда следует, что $\sin \alpha = \sin \gamma$, а значит $\alpha = \gamma$.Это означает, что луч выйдет из воды в воздух под тем же углом к нормали, под которым он входил в воду. Таким образом, вышедший луч будет параллелен падающему лучу, но смещен относительно него.

Ответ: Луч света, падая на поверхность воды, преломится и приблизится к нормали. Затем он дойдет до зеркала и отразится от него так, что угол падения будет равен углу отражения. После этого отраженный луч пойдет обратно к поверхности воды и, преломившись на границе вода-воздух, выйдет из воды, отклонившись от нормали. Вышедший луч будет параллелен первоначальному падающему лучу.