Номер 2, страница 219 - гдз по физике 9 класс учебник Громов, Родина

Глава 6. Электромагнитная природа света. Параграф 52. Дисперсия света. Темы докладов - номер 2, страница 219.

Условие.

2. Свет в различных средах.

Решение.

2. Свет в различных средах.

Поведение света существенно меняется при его распространении в различных средах по сравнению с вакуумом. Ключевые характеристики света, такие как скорость, длина волны и направление распространения, зависят от свойств среды.

Скорость света. В вакууме скорость света является фундаментальной физической константой и максимальной возможной скоростью передачи энергии и информации. Она обозначается буквой $\text{c}$ и равна приблизительно $299 792 458$ м/с (часто округляется до $3 \times 10^8$ м/с). В любой другой прозрачной среде (воздух, вода, стекло и т.д.) скорость света $\text{v}$ всегда меньше, чем в вакууме ($v < c$).

Показатель преломления. Для характеристики оптических свойств среды вводится величина, называемая абсолютным показателем преломления $\text{n}$. Она определяется как отношение скорости света в вакууме к скорости света в данной среде: $$ n = \frac{c}{v} $$ Поскольку $v \le c$, показатель преломления любой среды $n \ge 1$. Для вакуума $n=1$, для воздуха $n \approx 1.0003$, для воды $n \approx 1.33$, для стекла $\text{n}$ варьируется от 1.4 до 2.2 в зависимости от его состава. Чем больше показатель преломления, тем медленнее распространяется свет в среде.

Частота и длина волны. При переходе света из одной среды в другую его частота $\nu$ (и, следовательно, цвет) остается неизменной. Частота определяется источником света и не зависит от среды распространения. Однако из-за изменения скорости изменяется и длина волны $\lambda$. Связь между скоростью, частотой и длиной волны выражается формулой $v = \lambda \nu$. Так как в среде скорость света $v = c/n$, то длина волны в среде $\lambda$ связана с длиной волны в вакууме $\lambda_0$ следующим соотношением: $$\lambda = \frac{v}{\nu} = \frac{c/n}{\nu} = \frac{\lambda_0}{n}$$ Таким образом, при переходе в оптически более плотную среду (с большим $\text{n}$) длина волны света уменьшается.

Преломление света. Когда луч света падает на границу раздела двух сред под углом, отличным от нуля, он изменяет свое направление. Это явление называется преломлением света и является следствием изменения скорости света. Закон преломления (закон Снеллиуса) связывает углы падения $\theta_1$ и преломления $\theta_2$ с показателями преломления двух сред $n_1$ и $n_2$: $$ n_1 \sin{\theta_1} = n_2 \sin{\theta_2} $$ Углы отсчитываются от перпендикуляра (нормали) к границе раздела сред.

Дисперсия. Показатель преломления большинства сред зависит от частоты (или длины волны) света. Как правило, для видимого света показатель преломления увеличивается с увеличением частоты (т.е. для фиолетового света он больше, чем для красного). Эта зависимость $n(\nu)$ и является причиной дисперсии — разложения белого света в спектр при прохождении через призму.

Ответ: При распространении света в различных средах его скорость уменьшается по сравнению со скоростью в вакууме. Эта характеристика описывается показателем преломления среды $n = c/v$. При переходе из одной среды в другую частота света остается постоянной, а длина волны и скорость изменяются ($\lambda = \lambda_0 / n$). На границе раздела сред свет испытывает преломление, подчиняющееся закону Снеллиуса. Зависимость показателя преломления от частоты света приводит к явлению дисперсии.