Номер 6, страница 160 - гдз по физике 8 класс учебник Кабардин

6. Пучок света 1 падает на границу раздела двух сред воздух-вода. Какой цифрой на рисунке Т4.3 обозначен преломлённый луч?

Рис. Т4.3

1) 2

2) 3

3) 4

4) 5

Решение

На рисунке изображен процесс прохождения луча света через границу раздела двух сред: воздуха (верхняя среда) и воды (нижняя, закрашенная среда).

Луч 1 — это падающий луч. Он падает на границу раздела сред.

Луч 2 — это отраженный луч. Он распространяется в той же среде, что и падающий луч (в воздухе), при этом угол отражения равен углу падения, что соответствует закону отражения света.

Лучи 3, 4, 5 — это возможные варианты преломленного луча, который прошел во вторую среду (в воду).

Явление изменения направления распространения света при переходе из одной среды в другую называется преломлением света и описывается законом Снеллиуса:

$n_1 \sin\alpha = n_2 \sin\gamma$

где $n_1$ и $n_2$ — абсолютные показатели преломления первой и второй сред, $\alpha$ — угол падения (угол между падающим лучом и перпендикуляром к границе раздела), $\gamma$ — угол преломления (угол между преломленным лучом и перпендикуляром).

В данной задаче свет переходит из воздуха ($n_1 = n_{возд}$) в воду ($n_2 = n_{воды}$). Воздух является оптически менее плотной средой, чем вода, поэтому показатель преломления воздуха меньше показателя преломления воды: $n_{возд} < n_{воды}$ (примерно $n_{возд} \approx 1,00$ и $n_{воды} \approx 1,33$).

Поскольку $n_1 < n_2$, из закона преломления $n_1 \sin\alpha = n_2 \sin\gamma$ следует, что $\sin\alpha > \sin\gamma$. Так как углы $\alpha$ и $\gamma$ острые (от 0° до 90°), то и сами углы соотносятся как $\alpha > \gamma$.

Это означает, что при переходе из оптически менее плотной среды в оптически более плотную угол преломления меньше угла падения. Преломленный луч должен отклониться к перпендикуляру (пунктирная линия).

Сравнивая возможные преломленные лучи с этим выводом:

- Луч 3 отклонился от перпендикуляра, его угол преломления больше угла падения. Это неверно.

- Луч 4 отклонился к перпендикуляру, его угол преломления меньше угла падения. Это соответствует закону преломления.

- Луч 5 представляет собой луч, который бы соответствовал слишком сильному преломлению или другому углу падения.

Таким образом, единственным лучом, который правильно описывает преломление света при переходе из воздуха в воду, является луч под номером 4.

Ответ: 4.