Номер 5.20, страница 29 - гдз по физике 9 класс задачник Артеменков, Ломаченков

V. Геометрическая оптика - номер 5.20, страница 29.

Условие.

5.20 Почему в тонкостенном стакане с водой предметы, например ложка, кажутся больше, чем есть на самом деле?

Решение.

Это явление объясняется преломлением света на границе двух сред (воды и воздуха) и цилиндрической формой стакана. Боковая поверхность стакана, наполненного водой, действует для наблюдателя как выпуклая (собирающая) цилиндрическая линза.

Световые лучи, отраженные от предмета, находящегося в воде (например, ложки), на пути к глазу наблюдателя проходят из оптически более плотной среды (воды, с показателем преломления $n_{воды} \approx 1,33$) в оптически менее плотную среду (воздух, с показателем преломления $n_{воздуха} \approx 1,0$). Поскольку они проходят через выпуклую для наблюдателя поверхность, они преломляются, изменяя свое направление.

Когда лучи света выходят из воды в воздух через искривленную поверхность стакана, они расходятся. Наш мозг, обрабатывая эту информацию, воспринимает лучи так, как будто они распространялись по прямой. Он строит их продолжения в обратном направлении до точки пересечения. Эта точка пересечения и является мнимым изображением точки объекта.

Из-за кривизны поверхности это мнимое изображение оказывается, во-первых, смещенным относительно реального положения предмета, а во-вторых, увеличенным. Таким образом, наблюдатель видит не сам предмет, а его увеличенное мнимое изображение. Именно поэтому ложка в стакане с водой кажется больше, чем есть на самом деле.

Ответ: Предметы в тонкостенном стакане с водой кажутся больше, потому что система «стакан + вода» работает как выпуклая цилиндрическая линза. Эта линза преломляет идущие от предмета световые лучи, создавая его увеличенное мнимое изображение, которое и видит наблюдатель.