Теоретическое исследование, страница 187 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 6. Световые волны. Параграф 36. Дисперсия света. Вопросы - страница 187.

Условие.

Экспериментальное исследование

Опустите монету на дно чашки (рис. 190, а). Посмотрите на чашку из такого положения, чтобы её край закрывал монету. Наполните чашку водой и посмотрите на неё из того же положения. Убедитесь, что монета стала видимой.

Используя рис. 190, б, объясните явление.

Рис. 190

Решение.

Решение

Наблюдаемое явление объясняется преломлением света.

1. Когда чашка пуста (рис. 190, а), свет от монеты распространяется в воздухе по прямым линиям. С выбранной точки зрения край чашки блокирует прямую линию видимости между глазом и монетой, поэтому мы ее не видим.

2. Когда чашку наполняют водой (рис. 190, б), лучи света от монеты проходят через две разные оптические среды: сначала воду, а затем воздух, прежде чем попасть в глаз наблюдателя. Вода является оптически более плотной средой, чем воздух. На границе раздела двух сред (поверхности воды) происходит преломление света — изменение направления его распространения.

Согласно закону преломления, при переходе из оптически более плотной среды в менее плотную (из воды в воздух) световой луч отклоняется от перпендикуляра, проведенного к границе раздела сред. Это означает, что угол преломления (в воздухе) будет больше угла падения (в воде). Математически это выражается законом Снеллиуса: $ n_{1} \sin{\alpha} = n_{2} \sin{\beta} $, где $n_1 > n_2$ (показатель преломления воды больше показателя преломления воздуха), следовательно, угол преломления $\beta$ будет больше угла падения $\alpha$.

Благодаря этому изгибу, луч света от монеты, который без воды был бы заблокирован краем чашки, теперь может обогнуть это препятствие и попасть в глаз наблюдателя. Нашему мозгу кажется, что свет распространяется прямолинейно, поэтому мы видим мнимое изображение монеты там, где пересекаются продолжения преломленных лучей. Это мнимое изображение находится выше и ближе к наблюдателю, чем реальная монета. Таким образом, дно чашки кажется "приподнятым", и скрытая ранее монета становится видимой.

Ответ: Явление, при котором монета становится видимой, объясняется преломлением света на границе двух сред — воды и воздуха. Лучи света от монеты, выходя из оптически более плотной воды в оптически менее плотный воздух, преломляются (изгибаются). Этот изгиб позволяет лучам обогнуть край чашки и попасть в глаз наблюдателя. В результате наблюдатель видит мнимое изображение монеты, которое кажется расположенным на меньшей глубине, чем реальная монета.