Номер 7, страница 33, часть 3 - гдз по физике 9 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 3. Глава 8. Оптика. Параграф 44. Преломление света в призме. Дисперсия - номер 7, страница 33.

Условие.

7. На рис. 30 показаны два непрозрачных экрана, которые закрывают от наблюдателя оптические приборы. Определите, какой прибор находится за каждым из экранов, если известно, что эти приборы – плоское зеркало и треугольная призма и показан ход двух входящих ($\text{1}$ и $\text{2}$) и соответствующих им выходящих ($1'$ и $2'$) лучей. Ответ поясните, изобразив на экранах оптические приборы и ход лучей в них.

Рис. 30

Решение.

Для определения оптических приборов, находящихся за экранами, проанализируем ход лучей в каждом случае.

Анализ хода лучей

В случае I входящие параллельные лучи 1 (верхний) и 2 (нижний) выходят из прибора также параллельно друг другу и параллельно исходному направлению. При этом их взаимное расположение сохраняется: луч 1' (соответствующий лучу 1) остаётся верхним, а луч 2' (соответствующий лучу 2) — нижним. Таким образом, прибор I осуществляет параллельный сдвиг светового пучка без изменения ориентации (без инверсии).

В случае II входящие параллельные лучи 1 (верхний) и 2 (нижний) также выходят параллельно исходному направлению, но их взаимное расположение меняется на противоположное. Луч 1', соответствующий верхнему входящему лучу 1, становится нижним выходящим лучом. Луч 2', соответствующий нижнему входящему лучу 2, становится верхним выходящим лучом. Следовательно, прибор II осуществляет не только сдвиг, но и инверсию (переворачивание) светового пучка.

Определение приборов и ход лучей

По условию, нам нужно распределить между экранами I и II плоское зеркало и треугольную призму.

Прибор за экраном II: Треугольная призма

Инверсию пучка лучей с сохранением направления его распространения можно осуществить с помощью системы, дающей два отражения от взаимно перпендикулярных поверхностей. Эту функцию может выполнять прямоугольная равнобедренная призма, работающая в режиме полного внутреннего отражения. Лучи, входящие в призму, испытывают два последовательных отражения от катетов, которые перпендикулярны друг другу. В результате этого пути лучей пересекаются, что и вызывает инверсию изображения (верхний луч становится нижним и наоборот). Таким образом, за экраном II находится треугольная призма.

Изображение хода лучей в треугольной призме (схематично):

Ответ: За экраном II находится треугольная призма.

Прибор за экраном I: Плоское зеркало

Параллельный сдвиг пучка лучей без инверсии можно осуществить с помощью двух отражений от параллельных поверхностей. Хотя в условии задачи говорится о "плоском зеркале" в единственном числе, имеется в виду оптический прибор, использующий плоские зеркала. Система из двух параллельных плоских зеркал, установленных под углом к падающим лучам (как в перископе), создает именно такой эффект. Лучи, дважды отразившись, выходят параллельно первоначальному направлению, сместившись в пространстве, но сохранив свое взаимное расположение. Следовательно, за экраном I находится система из двух параллельных плоских зеркал.

Изображение хода лучей в системе из двух параллельных зеркал:

Ответ: За экраном I находится плоское зеркало (в виде системы из двух параллельных зеркал).