Практические задания, страница 197 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

Обратимся к рисунку 39.4. Объясните поведение световых лучей, идущих от источника света $\text{S}$, расположенного в воде, в точках $O_1, O_2, O_3, O_4, O_5$.

Рис. 39.4

На рисунке показаны явления отражения и преломления света на границе двух сред: воды и воздуха. Источник света S находится в воде (оптически более плотной среде), а лучи выходят в воздух (оптически менее плотную среду). Поведение лучей в каждой из указанных точек объясняется законами отражения и преломления света, а также явлением полного внутреннего отражения.

В точке O₁

Луч света SO₁ падает на границу раздела вода-воздух под углом падения $\alpha_1$. Поскольку свет переходит из оптически более плотной среды (вода) в менее плотную (воздух), он одновременно частично отражается и преломляется. Отражённый луч O₁B₁ уходит обратно в воду под углом отражения, равным углу падения $\alpha_1$. Преломлённый луч O₁A₁ выходит в воздух, отклоняясь от нормали, так что угол преломления $\gamma_1$ оказывается больше угла падения $\alpha_1$. Это описывается законом преломления света (закон Снеллиуса): $n_{воды} \sin(\alpha_1) = n_{воздуха} \sin(\gamma_1)$, где $n_{воды} > n_{воздуха}$.

Ответ: В точке O₁ происходит частичное отражение света обратно в воду и преломление в воздух, причём угол преломления больше угла падения.

В точке O₂

Луч света SO₂ падает на границу раздела под углом падения $\alpha_2$, который больше, чем $\alpha_1$. Как и в предыдущем случае, происходит частичное отражение (луч O₂B₂) и преломление (луч O₂A₂). С увеличением угла падения $\alpha_2$ увеличивается и угол преломления $\gamma_2$. Преломлённый луч O₂A₂ отклоняется от нормали ещё сильнее, чем луч O₁A₁, и проходит ближе к границе раздела сред. При этом интенсивность отражённого луча возрастает, а преломлённого — уменьшается.

Ответ: В точке O₂ также наблюдается частичное отражение и преломление, но угол преломления увеличивается по сравнению со случаем в точке O₁, и преломленный луч направлен ближе к границе раздела сред.

В точке O₃

Луч SO₃ падает на границу раздела под таким углом падения $\alpha_3$, который называется предельным углом полного внутреннего отражения ($\alpha_{пред}$). Для этого угла падения угол преломления становится равным 90°. Это означает, что преломлённый луч O₃A₃ распространяется вдоль границы раздела сред вода-воздух. Предельный угол определяется из соотношения: $\sin(\alpha_{пред}) = \frac{n_{воздуха}}{n_{воды}}$. Часть света при этом всё ещё отражается обратно в воду (луч O₃B₃).

Ответ: В точке O₃ угол падения равен предельному углу. Преломлённый луч скользит по границе раздела сред (угол преломления 90°), а также происходит отражение света обратно в воду.

В точке O₄

Луч света SO₄ падает на границу раздела под углом $\alpha_4$, который больше предельного угла ($\alpha_4 > \alpha_{пред}$). При таком угле падения преломление света в воздух становится невозможным. Весь световой пучок полностью отражается от границы раздела обратно в воду (луч O₄B₄) в соответствии с законом отражения (угол отражения равен углу падения). Это явление называется полным внутренним отражением.

Ответ: В точке O₄ происходит явление полного внутреннего отражения, так как угол падения больше предельного. Весь свет отражается обратно в воду.

В точке O₅

Поведение луча SO₅, падающего на границу раздела в точке O₅, аналогично поведению луча SO₄. Угол падения $\alpha_5$ также больше предельного угла полного внутреннего отражения ($\alpha_5 > \alpha_{пред}$). Следовательно, в этой точке также происходит явление полного внутреннего отражения. Весь световой луч O₅B₅ отражается обратно в воду, и преломлённого луча в воздухе нет.

Ответ: В точке O₅, как и в точке O₄, наблюдается полное внутреннее отражение, поскольку угол падения превышает предельный угол.