Номер 12, страница 30, часть 3 - гдз по физике 9 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 3. Глава 8. Оптика. Параграф 43. Закон преломления света на плоской границе двух однородных прозрачных сред - номер 12, страница 30.

Условие.

12. Положите на дно фарфоровой неглубокой чашки, стоящей на столе, блестящую монету. Отойдите от стола так, чтобы монета на дне перестала быть видимой. Попросите товарища медленно наливать в чашку воду. Через некоторое время вы, не меняя точки наблюдения, увидите монету. Объясните это явление, сделав необходимый чертёж.

Решение.

Решение

Данное явление объясняется преломлением света на границе двух сред — воды и воздуха.

1. Когда чашка пуста, в ней находится только воздух. Свет распространяется прямолинейно. Лучи света от монеты, идущие к глазу наблюдателя, перекрываются непрозрачным краем чашки. Поэтому, находясь под определенным углом, мы не видим монету.

2. Когда в чашку наливают воду, лучи света от монеты сначала идут через воду, а затем выходят в воздух и попадают в глаз наблюдателя. Вода является оптически более плотной средой, чем воздух. При переходе из одной среды в другую на их границе свет преломляется — изменяет направление своего распространения.

Согласно закону преломления света, при переходе луча из оптически более плотной среды в оптически менее плотную (из воды в воздух) угол преломления $ \beta $ становится больше угла падения $ \alpha $. Математически это выражается законом Снеллиуса: $ n_1 \sin\alpha = n_2 \sin\beta $, где $n_1$ — показатель преломления воды, а $n_2$ — показатель преломления воздуха ($ n_1 > n_2 $).

В результате преломления луч света от монеты изгибается, "огибает" край чашки и попадает в глаз наблюдателя. Наш мозг не учитывает преломление и воспринимает лучи так, будто они пришли по прямой. Поэтому нам кажется, что источник света (монета) находится выше своего реального положения. Мы видим мнимое изображение монеты.

Чертёж:

Ответ: Явление объясняется преломлением света на границе воды и воздуха. Когда чашка пуста, прямая линия видимости от монеты к глазу перекрыта краем чашки. После добавления воды лучи света от монеты, выходя из более плотной среды (воды) в менее плотную (воздух), преломляются, отклоняясь от перпендикуляра к поверхности. Этот преломленный луч уже не перекрывается краем чашки и попадает в глаз наблюдателя, делая монету видимой. Наблюдатель при этом видит мнимое изображение монеты, которое кажется расположенным ближе к поверхности, чем настоящая монета.