Номер 19.45, страница 121 - гдз по физике 8-11 класс учебник, задачник Гельфгат, Генденштейн

Задачи. Оптика. 19. Оптические системы и приборы - номер 19.45, страница 121.

Условие.

19.45. Почему, открывая глаза под водой, мы видим размытые очертания предметов? Почему маска для подводного плавания позволяет отчетливо видеть под водой?

Решение.

Решение 2.

Почему, открывая глаза под водой, мы видим размытые очертания предметов?

Человеческий глаз — это сложная оптическая система, приспособленная для фокусировки света в воздушной среде. Основное преломление световых лучей, около 70%, происходит на границе «воздух — роговица», так как показатели преломления воздуха ($n_{воздуха} \approx 1,0$) и роговицы ($n_{роговицы} \approx 1,38$) сильно различаются. Хрусталик затем осуществляет тонкую подстройку фокуса.

Когда мы открываем глаза под водой, среда перед роговицей меняется. Показатель преломления воды ($n_{воды} \approx 1,33$) очень близок к показателю преломления роговицы. Из-за этого разница показателей преломления на границе «вода — роговица» становится незначительной. В результате роговица практически перестает преломлять свет, теряя свою оптическую силу. Хрусталик в одиночку не способен скомпенсировать эту потерю и сфокусировать изображение на сетчатке. Лучи света сходятся далеко за сетчаткой, что приводит к сильной дальнозоркости и, как следствие, к восприятию очень размытого, нечеткого изображения.

Ответ: Изображение под водой размыто, потому что показатель преломления воды близок к показателю преломления роговицы глаза, из-за чего роговица почти перестает преломлять свет, и оптическая система глаза не может сфокусировать четкое изображение на сетчатке.

Почему маска для подводного плавания позволяет отчетливо видеть под водой?

Маска для подводного плавания решает проблему размытого зрения, создавая воздушную прослойку между водой и глазами. Свет от подводных объектов сначала проходит из воды через плоское стекло маски, а затем попадает в воздушное пространство внутри нее.

Благодаря этой воздушной прослойке, свет достигает роговицы глаза, проходя через привычную для нее среду — воздух. Таким образом, восстанавливается нормальная работа глаза: преломление света снова происходит на границе «воздух — роговица» со значительной разницей показателей преломления ($n_{воздуха} \approx 1,0$ и $n_{роговицы} \approx 1,38$). Это позволяет роговице вернуть свою основную преломляющую способность, а всей оптической системе глаза — правильно сфокусировать световые лучи на сетчатке, формируя четкое изображение.

Ответ: Маска для подводного плавания создает воздушную прослойку перед глазами, восстанавливая привычные условия для преломления света роговицей и позволяя глазу сфокусировать четкое изображение.