Страница 202 - гдз по физике 8 класс учебник Пёрышкин, Иванов

1. Что происходит с пучком света на границе раздела двух сред? Пользуясь рисунком 138, расскажите содержание опыта, на основании которого можно установить закон отражения света.

1. На границе раздела двух сред с пучком света одновременно происходят три явления:

1. Часть светового пучка отражается от границы и продолжает распространяться в первоначальной среде. Это явление называется отражением света.

2. Другая часть пучка проходит через границу во вторую среду, как правило, изменяя при этом направление своего распространения. Это явление называется преломлением света.

3. Часть энергии светового пучка поглощается средой и переходит во внутреннюю энергию. Это явление называется поглощением света.

Содержание опыта, на основании которого можно установить закон отражения света (предположительно, он изображен на рисунке 138), заключается в следующем:

Оборудование: оптический диск (диск с нанесенной по краю угловой шкалой), источник света, дающий узкий световой пучок, и плоское зеркало.

Ход опыта:

На оптический диск устанавливают плоское зеркало перпендикулярно его плоскости так, чтобы отражающая поверхность проходила через центр диска. Затем на центр зеркала направляют узкий пучок света. Этот луч является падающим лучом. Луч, который пойдет от зеркала после отражения, является отраженным лучом. Линия, перпендикулярная поверхности зеркала в точке падения луча, называется нормалью.

С помощью угловой шкалы диска измеряют:

- угол падения $ \alpha $ — угол между падающим лучом и нормалью;

- угол отражения $ \beta $ — угол между отраженным лучом и нормалью.

Проводят серию измерений, каждый раз меняя угол падения и фиксируя соответствующий ему угол отражения.

Результаты и выводы:

В ходе эксперимента обнаруживается, что все три линии — падающий луч, отраженный луч и нормаль к отражающей поверхности, восстановленная в точке падения, — всегда лежат в одной плоскости (в данном опыте — в плоскости оптического диска). Также устанавливается, что для любого угла падения угол отражения всегда ему равен:$ \beta = \alpha $

Эти два утверждения и составляют закон отражения света.

Ответ: При падении на границу раздела двух сред пучок света частично отражается, частично преломляется и частично поглощается. Опыт для установления закона отражения света проводится с помощью оптического диска, зеркала и источника света. Он демонстрирует, что падающий луч, отраженный луч и нормаль к поверхности в точке падения лежат в одной плоскости, а угол отражения равен углу падения ($ \beta = \alpha $).

2. Текст вопроса на изображении представлен не полностью, что не позволяет дать на него ответ.

Ответ: Текст вопроса неполон.

2. Что называют углом падения; углом отражения?

1. Опишите опыт, с помощью которого можно установить закон отражения света.

Для экспериментальной проверки закона отражения света используется оптический диск, источник узкого пучка света (например, лазер или фонарь с диафрагмой) и плоское зеркало.

Порядок проведения опыта:

1. Плоское зеркало размещают в центре оптического диска перпендикулярно его плоскости. Отражающая поверхность зеркала должна совпадать с диаметром диска.
2. Направляют узкий луч света на зеркало в точку его соприкосновения с центром диска. Этот луч является падающим лучом.
3. На диске наблюдают отраженный луч.
4. Линия на диске, перпендикулярная поверхности зеркала в точке падения луча, называется нормалью или перпендикуляром.
5. С помощью шкалы на оптическом диске измеряют угол между падающим лучом и нормалью. Это угол падения $ \alpha $.
6. Затем измеряют угол между отраженным лучом и нормалью. Это угол отражения $ \beta $.
7. При сравнении результатов измерений обнаруживается, что угол падения равен углу отражения ($ \alpha = \beta $).
8. Также опыт наглядно демонстрирует, что падающий луч, отраженный луч и нормаль лежат в одной плоскости (в плоскости оптического диска).

Изменяя угол падения, можно многократно убедиться в справедливости этих выводов.

Ответ: Закон отражения света устанавливается с помощью опыта на оптическом диске с плоским зеркалом и источником света. В ходе опыта измеряют и сравнивают углы падения и отражения, а также наблюдают за взаимным расположением падающего луча, отраженного луча и перпендикуляра к поверхности.

2. Что называют углом падения; углом отражения?

Углом падения ($ \alpha $) называют угол между падающим лучом и перпендикуляром (нормалью), восстановленным к отражающей поверхности в точке падения луча.

Углом отражения ($ \beta $) называют угол между отраженным лучом и перпендикуляром (нормалью), восстановленным к отражающей поверхности в точке падения луча.

Крайне важно помнить, что оба угла отсчитываются от перпендикуляра к поверхности, а не от самой поверхности.

Ответ: Угол падения – это угол между падающим лучом и нормалью к поверхности в точке падения. Угол отражения – это угол между отраженным лучом и нормалью к поверхности в той же точке.

3. Сформулируйте закон отражения света.

Закон отражения света формулируется в виде двух утверждений:

1. Падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр к отражающей поверхности, проведенный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.
2. Угол отражения света равен углу его падения.

Второе утверждение можно записать в виде математической формулы:

$$ \beta = \alpha $$

где $ \alpha $ — угол падения, а $ \beta $ — угол отражения.

Ответ: Закон отражения света гласит, что: 1) падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр к поверхности в точке падения лежат в одной плоскости; 2) угол отражения равен углу падения ($ \beta = \alpha $).

3. Сформулируйте закон отражения света.

3. Закон отражения света описывает поведение световых лучей при их падении на границу раздела двух сред. Для его формулировки вводятся следующие понятия:

Угол падения — это угол $ \alpha $, образованный падающим лучом и перпендикуляром (нормалью) к отражающей поверхности, восстановленным в точке падения.

Угол отражения — это угол $ \beta $, образованный отражённым лучом и той же нормалью.

Сам закон состоит из двух положений:

1. Падающий луч, отражённый луч и перпендикуляр к отражающей поверхности в точке падения лежат в одной плоскости.

2. Угол отражения света равен углу его падения.

Второе положение математически выражается формулой: $ \alpha = \beta $.

Ответ: Закон отражения света гласит, что падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред в точке падения лежат в одной плоскости, а угол отражения равен углу падения ($ \alpha = \beta $).

4. Обратимость световых лучей — это фундаментальный принцип геометрической оптики, который гласит, что путь распространения света не зависит от направления. Если световой луч распространяется из точки А в точку В по определённой траектории (проходя через отражения и преломления), то луч, пущенный из точки В в обратном направлении, пойдёт в точку А по той же самой траектории.

Например, если поменять местами источник света и его изображение, созданное оптической системой (зеркалом или линзой), то лучи света пройдут по тем же путям, но в противоположном направлении. Это свойство является прямым следствием симметрии законов распространения света относительно направления времени.

Ответ: Обратимостью световых лучей называют свойство, заключающееся в том, что траектория светового луча, идущего из точки А в точку В, совпадает с траекторией луча, идущего из В в А.

4. Что называют обратимостью световых лучей?

4. Обратимость световых лучей — это фундаментальный принцип геометрической оптики, согласно которому путь, по которому распространяется световой луч, не зависит от направления его распространения. Это означает, что если луч света, пройдя через какую-либо оптическую систему (например, после отражения от зеркала или преломления в линзе), меняет свое направление на противоположное, он будет двигаться точно по той же траектории, но в обратную сторону.

Этот принцип является прямым следствием того, что основные законы геометрической оптики — закон отражения и закон преломления — обратимы.

1. Закон отражения света. Угол падения равен углу отражения ($\alpha = \gamma$). Если поменять местами падающий и отраженный лучи, то есть направить луч по траектории отраженного, то после отражения он пойдет по траектории падающего, так как равенство углов сохранится.

2. Закон преломления света (закон Снеллиуса). Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух данных сред: $\frac{\sin\alpha}{\sin\beta} = \frac{n_2}{n_1}$ или $n_1 \sin\alpha = n_2 \sin\beta$. Здесь $n_1$ и $n_2$ — абсолютные показатели преломления первой и второй сред, $\alpha$ — угол падения, $\beta$ — угол преломления. Если направить луч из второй среды в первую под углом $\beta$ к нормали, то, согласно этому же закону ($n_2 \sin\beta = n_1 \sin\alpha$), он выйдет в первую среду под углом $\alpha$. Таким образом, путь луча при переходе из одной среды в другую также обратим.

Следовательно, если луч света, вышедший из точки А, приходит в точку В, пройдя через любую последовательность отражений и преломлений, то луч, направленный из точки В по пути последнего отрезка, в точности повторит весь путь в обратном порядке и придет в точку А.

Ответ: Обратимостью световых лучей называют принцип, согласно которому луч света, распространяющийся из точки А в точку В по определенному пути, может распространяться из точки В в точку А по тому же самому пути, но в обратном направлении.

УПРАЖНЕНИЕ 46

1. Угол падения луча света на зеркало равен $30^\circ$. Чему равен угол отражения? Постройте ход луча света.

1. Дано:

Угол падения луча света $\alpha = 30^\circ$.

Найти:

Угол отражения $\beta$.

Решение:

Для определения угла отражения воспользуемся законом отражения света. Этот закон утверждает, что падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр (нормаль) к отражающей поверхности, проведенный в точке падения луча, лежат в одной плоскости, а угол отражения равен углу падения.

Математически это записывается в виде следующей формулы:

$\beta = \alpha$

где $\alpha$ — угол падения (угол между падающим лучом и нормалью), а $\beta$ — угол отражения (угол между отраженным лучом и нормалью).

Так как по условию задачи угол падения $\alpha = 30^\circ$, то угол отражения $\beta$ также будет равен $30^\circ$:

$\beta = 30^\circ$

Построение хода луча света показано на рисунке ниже.

Ответ: угол отражения равен $30^\circ$.

2. Угол отражения луча света от зеркала равен $45^{\circ}$. Как изменится угол между падающим и отражённым лучами при увеличении угла падения на $15^{\circ}$? На одном чертеже покажите падающий и отражённый лучи для каждого случая.

Дано:

Начальный угол отражения: $ \beta_1 = 45° $

Увеличение угла падения: $ \Delta\alpha = 15° $

Найти:

Изменение угла между падающим и отражённым лучами: $ \Delta\gamma $

Решение:

1. Начальное состояние (случай 1).

Согласно закону отражения света, угол падения ($ \alpha $) равен углу отражения ($ \beta $). Углы падения и отражения отсчитываются от перпендикуляра (нормали), восстановленного в точке падения луча.

$ \alpha = \beta $

В начальном состоянии угол отражения $ \beta_1 = 45° $. Следовательно, начальный угол падения $ \alpha_1 $ также равен $ 45° $:

$ \alpha_1 = \beta_1 = 45° $

Угол $ \gamma_1 $ между падающим и отражённым лучами равен сумме угла падения и угла отражения:

$ \gamma_1 = \alpha_1 + \beta_1 = 45° + 45° = 90° $

2. Состояние после изменения (случай 2).

Угол падения увеличили на $ 15° $. Новый угол падения $ \alpha_2 $ будет равен:

$ \alpha_2 = \alpha_1 + 15° = 45° + 15° = 60° $

Согласно закону отражения, новый угол отражения $ \beta_2 $ будет равен новому углу падения $ \alpha_2 $:

$ \beta_2 = \alpha_2 = 60° $

Новый угол $ \gamma_2 $ между падающим и отражённым лучами будет:

$ \gamma_2 = \alpha_2 + \beta_2 = 60° + 60° = 120° $

3. Изменение угла между лучами.

Чтобы найти, как изменился угол между падающим и отражённым лучами, вычтем из нового значения угла старое:

$ \Delta\gamma = \gamma_2 - \gamma_1 = 120° - 90° = 30° $

Таким образом, угол между падающим и отражённым лучами увеличился на $ 30° $.

4. Чертеж.

На приведённом чертеже показаны оба случая отражения луча от зеркальной поверхности.

Ответ: Угол между падающим и отражённым лучами увеличится на $ 30° $.