Номер 2, страница 182 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 6. Световые волны. Параграф 35. Преломление света. Вопросы - номер 2, страница 182.

Условие.

2. На основе какого принципа можно получить закон преломления света?

Решение.

1. В чём состоит явление преломления света?

Явление преломления света — это изменение направления распространения светового луча при его переходе через границу раздела двух прозрачных сред с разными оптическими свойствами.
Причиной этого явления является различие в скоростях распространения света в этих средах. Скорость света в любой среде ($\text{v}$) меньше, чем скорость света в вакууме ($c \approx 3 \cdot 10^8$ м/с). Оптическая плотность среды характеризуется абсолютным показателем преломления $\text{n}$, который показывает, во сколько раз скорость света в данной среде меньше, чем в вакууме:
$n = \frac{c}{v}$
Когда световой луч падает на границу раздела двух сред, он разделяется на отраженный и преломленный лучи. Закон преломления света (закон Снеллиуса) описывает связь между углом падения $\alpha$ (угол между падающим лучом и нормалью к границе) и углом преломления $\gamma$ (угол между преломленным лучом и нормалью):
$n_1 \sin\alpha = n_2 \sin\gamma$
где $n_1$ и $n_2$ — показатели преломления первой и второй сред соответственно.
Из закона следует, что:
- При переходе из оптически менее плотной среды в более плотную ($n_1 < n_2$), луч преломляется, приближаясь к нормали ($\gamma < \alpha$).
- При переходе из оптически более плотной среды в менее плотную ($n_1 > n_2$), луч преломляется, удаляясь от нормали ($\gamma > \alpha$).
- Если луч падает перпендикулярно границе раздела ($\alpha = 0$), он не преломляется и проходит в другую среду без изменения направления ($\gamma = 0$).

Ответ: Явление преломления света заключается в изменении направления распространения света при его переходе из одной среды в другую, что обусловлено разной скоростью света в этих средах.

2. На основе какого принципа можно получить закон преломления света?

Закон преломления света можно получить на основе нескольких фундаментальных принципов волновой оптики. Наиболее известными являются принцип Ферма и принцип Гюйгенса.
Принцип Ферма (принцип наименьшего времени): Этот принцип утверждает, что действительный путь распространения света от одной точки до другой — это путь, для прохождения которого свету требуется минимальное (или, в общем случае, экстремальное — минимальное, максимальное или стационарное) время по сравнению с любыми другими путями, соединяющими эти точки.
Рассматривая путь луча света из точки A в среде с показателем преломления $n_1$ в точку B в среде с показателем преломления $n_2$, и минимизируя общее время прохождения этого пути $T = t_1 + t_2 = \frac{S_1}{v_1} + \frac{S_2}{v_2}$, где $S_1$ и $S_2$ — отрезки пути в каждой среде, а $v_1$ и $v_2$ — скорости света в них, можно математически вывести закон преломления Снеллиуса: $n_1 \sin\alpha = n_2 \sin\gamma$.
Принцип Гюйгенса: Этот принцип описывает распространение волнового фронта. Он гласит, что каждая точка, до которой доходит волна, становится источником вторичных сферических волн, а огибающая этих вторичных волн в следующий момент времени представляет собой новый волновой фронт.
С помощью геометрических построений, основанных на принципе Гюйгенса, можно показать, как изменяется направление волнового фронта при переходе из одной среды в другую, где скорость распространения волн различна. Эти построения также приводят к закону преломления.

Ответ: Закон преломления света можно получить на основе принципа Ферма (принципа наименьшего времени) или на основе принципа Гюйгенса.