Номер 1, страница 210 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

1. В чём состоит явление преломления света? Приведите примеры.

В чём состоит явление преломления света?

Явление преломления света — это изменение направления распространения светового луча при его переходе из одной прозрачной среды в другую. Это происходит на границе раздела двух сред, обладающих разными оптическими свойствами.

Причиной преломления является то, что скорость распространения света в разных средах различна. Скорость света в любой среде ($v$) всегда меньше, чем его скорость в вакууме ($c \approx 3 \cdot 10^8$ м/с). Физическая величина, характеризующая оптические свойства среды, называется абсолютным показателем преломления ($n$). Она показывает, во сколько раз скорость света в среде меньше, чем в вакууме:

$n = \frac{c}{v}$

Чем больше показатель преломления, тем среда считается оптически более плотной, и тем медленнее в ней распространяется свет.

Закон преломления света (закон Снеллиуса) устанавливает точное соотношение между углами и показателями преломления:

1. Падающий луч, преломлённый луч и перпендикуляр (нормаль), восстановленный к границе раздела сред в точке падения, лежат в одной плоскости.

2. Отношение синуса угла падения ($ \alpha $) к синусу угла преломления ($ \gamma $) есть величина постоянная для этих двух сред и равная относительному показателю преломления второй среды относительно первой:

$ \frac{\sin \alpha}{\sin \gamma} = \frac{n_2}{n_1} $

Здесь $n_1$ и $n_2$ — это абсолютные показатели преломления первой и второй сред, а углы $ \alpha $ (угол падения) и $ \gamma $ (угол преломления) отсчитываются от перпендикуляра к границе раздела.

Таким образом, при переходе из оптически менее плотной среды в более плотную (например, из воздуха в стекло, где $n_{воздуха} < n_{стекла}$), световой луч отклоняется, приближаясь к перпендикуляру ($ \gamma < \alpha $). При переходе в оптически менее плотную среду (из воды в воздух, где $n_{воды} > n_{воздуха}$) — луч отклоняется, удаляясь от перпендикуляра ($ \gamma > \alpha $).

Приведите примеры.

Примеры явления преломления света, которые можно наблюдать в природе и использовать в технике:

Кажущийся "излом" ложки в стакане с водой: Часть ложки, находящаяся в воде, выглядит приподнятой и изогнутой у поверхности воды. Это происходит потому, что лучи света, отраженные от подводной части ложки, преломляются на границе вода-воздух, изменяя свое направление перед тем, как попасть в наши глаза.

Уменьшение видимой глубины водоема: Дно бассейна или реки кажется расположенным ближе к поверхности, чем на самом деле. Это также объясняется преломлением света на выходе из воды в воздух. Наш мозг воспринимает идущие от дна лучи так, будто они распространялись прямолинейно, что и создает иллюзию меньшей глубины.

Работа линз: Все оптические приборы, использующие линзы (очки, лупы, микроскопы, телескопы, объективы фото- и видеокамер), основаны на явлении преломления. Линзы имеют специально рассчитанную кривизну поверхностей, чтобы преломлять лучи света и собирать их в фокусе (собирающие линзы) или рассеивать (рассеивающие линзы) для формирования необходимого изображения.

Радуга: Это красивое атмосферное оптическое явление возникает, когда солнечный свет преломляется и разлагается в спектр (это явление называется дисперсией) в каплях воды (дождя или тумана). Поскольку показатель преломления воды немного зависит от длины волны света, лучи разных цветов (от красного до фиолетового) преломляются под немного разными углами, создавая видимую цветную дугу на небе.

Миражи: Иллюзия "озера" на горячем асфальте или в пустыне — это результат преломления света в неоднородно нагретых слоях воздуха. Свет от неба или удаленных объектов изгибается, проходя через слои воздуха с разной температурой (и, следовательно, разной оптической плотностью), и приходит к глазу наблюдателя снизу, создавая мнимое изображение, похожее на отражение в воде.

Ответ: Явление преломления света заключается в изменении направления светового луча при его прохождении через границу раздела двух сред с разными оптическими плотностями. Это явление обусловлено разницей в скорости распространения света в этих средах. Примерами служат: кажущийся изгиб предметов на границе воды и воздуха (ложка в стакане), уменьшение видимой глубины водоёмов, функционирование линз в оптических приборах (очки, фотоаппараты), образование радуги в результате преломления света в каплях дождя и возникновение миражей.