Номер 5.18, страница 29 - гдз по физике 9 класс задачник Артеменков, Ломаченков

V. Геометрическая оптика - номер 5.18, страница 29.

Условие.

5.18 Начертите примерный ход лучей от источника S (рис. 20) сквозь стеклянную пластинку с параллельными гранями в случае, если нижняя грань посеребрена.

Puc. 20

Решение.

Решение

Рассмотрим ход луча, идущего от источника S, сквозь стеклянную пластинку с посеребренной нижней гранью. Процесс включает в себя преломление на входе в стекло, отражение от нижней грани и преломление на выходе из стекла.

1. Преломление на верхней грани (вход). Луч света от источника S падает на верхнюю границу раздела «воздух–стекло» (точка А). Угол падения луча относительно нормали (перпендикуляра к поверхности) равен $\alpha$. Поскольку стекло является оптически более плотной средой, чем воздух ($n_{стекла} > n_{воздуха}$), луч преломляется, приближаясь к нормали. Угол преломления $\beta$ будет меньше угла падения ($\beta < \alpha$). По закону Снеллиуса: $n_{воздуха} \cdot \sin\alpha = n_{стекла} \cdot \sin\beta$.

2. Отражение от нижней грани. Преломленный луч распространяется прямолинейно внутри стекла до нижней посеребренной грани (точка В). Так как грани пластинки параллельны, луч падает на эту грань под углом $\beta$ к нормали. Поскольку грань является зеркальной, луч отражается по закону отражения: угол отражения равен углу падения. Таким образом, отраженный луч также составляет угол $\beta$ с нормалью.

3. Преломление на верхней грани (выход). Отраженный от нижней грани луч движется к верхней грани и падает на нее изнутри в точке С под углом $\beta$. При выходе из стекла обратно в воздух луч снова преломляется, но на этот раз он отклоняется от нормали, так как переходит в оптически менее плотную среду. Угол преломления на выходе $\gamma$ определяется тем же законом: $n_{стекла} \cdot \sin\beta = n_{воздуха} \cdot \sin\gamma$.

Сравнивая уравнения для преломления на входе и выходе, мы видим, что $n_{воздуха} \cdot \sin\alpha = n_{воздуха} \cdot \sin\gamma$, из чего следует, что $\gamma = \alpha$. Это означает, что луч выходит из пластинки под тем же углом к нормали, под которым он на нее упал.

Примерный ход лучей показан на рисунке ниже.

Ответ:

Луч света от источника S, падая на стеклянную пластинку, преломляется на верхней грани, приближаясь к нормали. Затем он зеркально отражается от посеребренной нижней грани. После этого луч снова достигает верхней грани, но уже изнутри, и преломляется при выходе в воздух, отклоняясь от нормали. Как показано на рисунке и следует из законов оптики, итоговый вышедший луч распространяется под тем же углом к нормали, что и первоначально падающий луч.