Номер 2, страница 230 - гдз по физике 8 класс учебник Изергин

Глава V. Геометрическая оптика. Параграф 41. Прохождение света через прозрачную пластинку и призму - номер 2, страница 230.

Условие.

2. При каких условиях происходит полное внутреннее отражение света?

Решение.

Полное внутреннее отражение света — это явление, при котором световой луч, распространяющийся в оптически более плотной среде, полностью отражается от границы раздела с оптически менее плотной средой, не проникая во вторую среду. Для того чтобы это явление наблюдалось, должны одновременно выполняться два условия.

1. Направление распространения света. Свет должен переходить из среды с бо́льшим показателем преломления $n_1$ в среду с меньшим показателем преломления $n_2$. Иными словами, должно выполняться неравенство $n_1 > n_2$. Например, из воды в воздух или из стекла в воду.

2. Угол падения. Угол падения луча $\alpha$ на границу раздела сред должен быть больше или равен определённому для этих двух сред критическому (или предельному) углу падения $\alpha_{пр}$. То есть, должно соблюдаться условие $\alpha \ge \alpha_{пр}$.

Предельный угол полного внутреннего отражения — это такой угол падения, при котором угол преломления $\beta$ составляет $90^\circ$. Это означает, что преломлённый луч как бы скользит вдоль границы раздела сред. Значение предельного угла можно определить из закона преломления света (закона Снеллиуса): $n_1 \sin(\alpha) = n_2 \sin(\beta)$.

Если подставить в это уравнение значения для предельного случая, то есть $\alpha = \alpha_{пр}$ и $\beta = 90^\circ$, мы получим: $n_1 \sin(\alpha_{пр}) = n_2 \sin(90^\circ)$. Поскольку $\sin(90^\circ) = 1$, формула для нахождения синуса предельного угла выглядит следующим образом: $\sin(\alpha_{пр}) = \frac{n_2}{n_1}$.

Таким образом, если луч света падает на границу раздела двух сред из оптически более плотной среды в менее плотную под углом, который превышает этот предельный угол, он не преломляется, а полностью отражается обратно в первую среду.

Ответ: Полное внутреннее отражение света происходит при одновременном выполнении двух условий: 1) свет должен распространяться из оптически более плотной среды в оптически менее плотную (то есть из среды с бо́льшим показателем преломления $n_1$ в среду с меньшим показателем преломления $n_2$, где $n_1 > n_2$); 2) угол падения света $\alpha$ на границу раздела сред должен быть больше или равен предельному углу полного отражения $\alpha_{пр}$, который находится из соотношения $\sin(\alpha_{пр}) = \frac{n_2}{n_1}$.