Номер 8, страница 278 - гдз по физике 9 класс учебник Грачев, Погожев

Глава 8. Оптика. Параграф 45. Явление полного внутреннего отражения. Вопросы - номер 8, страница 278.

Условие.

*8. Почему в перископах вместо плоских зеркал предпочтительнее использовать поворотные призмы?

Решение.

В перископах и других точных оптических приборах поворотные призмы предпочтительнее плоских зеркал по нескольким ключевым причинам, которые напрямую влияют на качество изображения, надежность и долговечность устройства.

Основное преимущество призмы заключается в использовании явления полного внутреннего отражения. Когда свет падает на внутреннюю грань призмы (например, гипотенузную грань прямоугольной призмы) под углом, превышающим критический, он отражается практически без потерь. Коэффициент отражения в этом случае стремится к 100%. В то же время, у самых качественных плоских зеркал с серебряным или алюминиевым покрытием всегда есть потери: часть света поглощается и рассеивается, поэтому их коэффициент отражения обычно не превышает 95-98%. В перископе, где свет проходит через как минимум два отражающих элемента, эти потери света суммируются, что приводит к заметному ослаблению яркости и снижению контрастности конечного изображения. Призмы же сохраняют яркость картинки.

Вторым важным фактором является долговечность и стабильность. Отражающая поверхность зеркала — это тонкий слой металла, нанесенный на стекло. Этот слой уязвим для факторов окружающей среды: он может окисляться от влаги, тускнеть со временем, его легко поцарапать. В призме же отражающей поверхностью служит её внутренняя стеклянная грань, которая надежно защищена от внешних воздействий всей массой стекла. Это обеспечивает неизменное качество отражения на протяжении всего срока службы прибора.

Третья причина — точность и неизменность геометрии. В призме углы между гранями (например, 90° у прямоугольной призмы) заданы при её изготовлении с высокой точностью и остаются постоянными. Это гарантирует, что луч света всегда будет отклоняться на строго определенный угол. В системе из двух плоских зеркал необходимо поддерживать их идеальную параллельность. Из-за вибраций, ударов или температурных деформаций их взаимное расположение может нарушиться, что приведет к искажению, смещению или двоению изображения. Призменная система лишена этого недостатка.

Наконец, зеркала с отражающим слоем на задней поверхности могут создавать слабые паразитные отражения ("призрачные" изображения) от передней поверхности стекла, что немного снижает четкость. В призмах, использующих полное внутреннее отражение, этот эффект отсутствует.

Ответ: В перископах предпочтительнее использовать поворотные призмы вместо плоских зеркал, так как призмы обеспечивают более яркое и четкое изображение, а также более надежны и долговечны. Это достигается благодаря тому, что: 1) призмы отражают свет за счет полного внутреннего отражения практически без потерь, в отличие от зеркал, которые поглощают часть света; 2) их отражающая поверхность защищена от внешних воздействий и не тускнеет со временем; 3) углы отражения в них жестко зафиксированы, что исключает искажения из-за разъюстировки.