Номер 4, страница 86, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 9. Геометрическая оптика. Параграф 83. Преломление света. Вопросы и задания - номер 4, страница 86.

Условие.

4. Любой водоём с прозрачной водой всегда кажется мельче, чем есть на самом деле. Объясните, почему это происходит.

Решение.

Решение

Это явление объясняется преломлением света на границе двух сред с разными оптическими плотностями: воды и воздуха. Мы видим дно водоёма благодаря лучам света, которые отражаются от него и попадают в наши глаза.

Свет, идущий от дна, проходит из оптически более плотной среды (воды) в оптически менее плотную среду (воздух). Согласно закону преломления света, при таком переходе луч света отклоняется от перпендикуляра (нормали), проведённого к границе раздела сред. Угол преломления (в воздухе) оказывается больше угла падения (в воде).

Наш мозг устроен так, что он воспринимает световые лучи как распространяющиеся строго по прямой. Поэтому, когда преломлённые на поверхности воды лучи достигают наших глаз, мозг продолжает их в обратном направлении по прямой линии. Точка, в которой эти воображаемые прямые пересекаются, и будет являться для нас видимым положением дна. Это мнимое изображение дна находится выше его истинного положения.

Из-за этого оптического обмана глубина водоёма кажется нам меньше, чем она есть на самом деле. Кажущаяся глубина $h'$ связана с реальной глубиной $\text{h}$ и абсолютным показателем преломления воды $\text{n}$ (для воды $n \approx 1,33$) соотношением: $h' \approx \frac{h}{n}$. Так как показатель преломления воды больше единицы, кажущаяся глубина всегда будет меньше реальной.

Ответ: Водоём кажется мельче из-за явления преломления света на границе вода-воздух. Лучи света, отражённые от дна, при выходе из воды в воздух (из более плотной среды в менее плотную) отклоняются от своего первоначального направления. Наблюдателю, находящемуся в воздухе, кажется, что эти лучи исходят из точки, расположенной ближе к поверхности, чем реальное дно, что и создает иллюзию меньшей глубины.