Номер 3, страница 90, часть 2 - гдз по физике 9 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 2. Глава 9. Геометрическая оптика. Параграф 84. Полное отражение света. Вопросы и задания - номер 3, страница 90.

Условие.

3. При каком соотношении оптических плотностей сред происходит полное отражение света на их границе?

Решение.

Решение

Полное отражение света, также известное как полное внутреннее отражение, представляет собой явление, при котором свет, распространяющийся в оптически более плотной среде, при падении на границу с оптически менее плотной средой под определённым углом полностью отражается от этой границы.

Для возникновения этого явления необходимо выполнение двух условий:

1. Свет должен распространяться из среды с большей оптической плотностью в среду с меньшей оптической плотностью. Оптическая плотность среды характеризуется её абсолютным показателем преломления $\text{n}$. Среда считается оптически более плотной, если её показатель преломления больше. Таким образом, показатель преломления первой среды ($n_1$), из которой падает свет, должен быть больше показателя преломления второй среды ($n_2$), в которую свет мог бы перейти: $n_1 > n_2$.

2. Угол падения света $\alpha$ на границу раздела сред должен быть больше или равен так называемому предельному углу полного отражения $\alpha_{пр}$.

Предельный угол — это такой угол падения, при котором угол преломления $\beta$ составляет $90^\circ$. Значение этого угла можно найти из закона преломления света (закона Снеллиуса):

$n_1 \sin(\alpha) = n_2 \sin(\beta)$

Подставив $\alpha = \alpha_{пр}$ и $\beta = 90^\circ$, получим:

$n_1 \sin(\alpha_{пр}) = n_2 \sin(90^\circ)$

Поскольку $\sin(90^\circ) = 1$, формула для синуса предельного угла выглядит так:

$\sin(\alpha_{пр}) = \frac{n_2}{n_1}$

Из этой формулы видно, что для существования реального угла $\alpha_{пр}$ (т.е. чтобы его синус был меньше или равен 1) необходимо условие $n_2 \le n_1$. Для того чтобы явление полного отражения наблюдалось, необходимо строгое неравенство $n_1 > n_2$.

Таким образом, ключевое соотношение оптических плотностей для возникновения полного отражения света заключается в переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную.

Ответ: Полное отражение света на границе двух сред происходит при переходе света из среды с большей оптической плотностью (большим показателем преломления $n_1$) в среду с меньшей оптической плотностью (меньшим показателем преломления $n_2$), то есть при условии $n_1 > n_2$.