Номер 5, страница 35, часть 3 - гдз по физике 9 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 3. Глава 8. Оптика. Параграф 45. Явление полного внутреннего отражения - номер 5, страница 35.

Условие.

5. Почему пузырьки газа в стакане с газированной водой кажутся блестящими?

Решение.

Пузырьки газа в стакане с газированной водой кажутся блестящими из-за оптического явления, называемого полным внутренним отражением света. Это явление происходит на границе раздела двух сред с разными показателями преломления – в данном случае, воды и газа (преимущественно углекислого) внутри пузырька.

Вода является оптически более плотной средой (её показатель преломления $n_{воды} \approx 1.33$), чем газ внутри пузырька (его показатель преломления $n_{газа} \approx 1.00$). Когда световой луч распространяется из оптически более плотной среды в менее плотную, и угол его падения на границу раздела превышает определённое значение, называемое предельным или критическим углом, луч не проходит во вторую среду, а полностью отражается обратно в первую.

Предельный угол полного внутреннего отражения $\alpha_{пр}$ для границы вода-газ можно рассчитать по формуле: $ \sin(\alpha_{пр}) = \frac{n_{газ}}{n_{воды}} \approx \frac{1.00}{1.33} \approx 0.75 $. Из этого соотношения следует, что $\alpha_{пр} \approx 48.75^{\circ}$.

Поскольку поверхность пузырька сферическая, лучи света от окружающих источников падают на неё под всевозможными углами. Для значительной части этих лучей угол падения оказывается больше предельного угла ($ \alpha > \alpha_{пр} $), и они испытывают полное внутреннее отражение. В результате поверхность пузырька работает как маленькое, сильно изогнутое зеркало, которое отражает свет в глаз наблюдателя. Именно это интенсивное зеркальное отражение и придает пузырькам их яркий, блестящий вид.

Ответ: Пузырьки газа кажутся блестящими из-за явления полного внутреннего отражения света на границе между водой и газом, в результате чего их поверхность отражает свет подобно зеркалу.