Номер 2, страница 187 - гдз по физике 9 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 6. Световые волны. Параграф 36. Дисперсия света. Вопросы - номер 2, страница 187.

Условие.

2. Объясните ход световых лучей в стеклянной треугольной призме (см. рис. 187).

Рис. 187

Решение.

Решение

Ход световых лучей в стеклянной треугольной призме объясняется явлением преломления света, которое происходит дважды на границах призмы с окружающей средой (обычно воздухом).

Сначала рассмотрим вход луча в призму. Световой луч падает из воздуха (оптически менее плотная среда с показателем преломления $n_1 \approx 1$) на первую грань призмы (стекло — оптически более плотная среда с показателем преломления $n_2 = n > 1$). Угол падения равен $\alpha_1$ (угол между падающим лучом и нормалью к поверхности). Согласно закону преломления света (закону Снеллиуса), при переходе в более плотную среду луч преломляется, приближаясь к нормали. Поэтому угол преломления $\gamma_1$ оказывается меньше угла падения $\alpha_1$. Это соотношение описывается формулой:

$n_1 \sin \alpha_1 = n_2 \sin \gamma_1$

Поскольку $n_2 > n_1$, из формулы следует, что $\sin \alpha_1 > \sin \gamma_1$, а значит, для острых углов $\alpha_1 > \gamma_1$.

Далее, пройдя сквозь однородную среду призмы по прямой линии, луч достигает второй грани, где происходит выход луча из призмы. Теперь свет переходит из стекла ($n_2 = n$) обратно в воздух ($n_1 \approx 1$), то есть из более плотной среды в менее плотную. Луч падает на границу раздела под углом $\alpha_2$ (относительно нормали ко второй грани). В этом случае, согласно тому же закону преломления, луч отклоняется от нормали. Угол преломления $\gamma_2$ будет больше угла падения $\alpha_2$. Математическое выражение для этого перехода:

$n_2 \sin \alpha_2 = n_1 \sin \gamma_2$

Так как $n_2 > n_1$, то $\sin \gamma_2 > \sin \alpha_2$, и, следовательно, $\gamma_2 > \alpha_2$.

Таким образом, из-за того, что преломляющие грани призмы (боковые стороны треугольника) не параллельны друг другу, луч света преломляется дважды, и оба раза он отклоняется в одном и том же направлении — к основанию призмы (сторона AB). В результате вышедший из призмы луч оказывается отклоненным от своего первоначального направления.

Ответ:

Световой луч, проходя через стеклянную треугольную призму, преломляется дважды: на входе и на выходе. При входе в призму (из воздуха в стекло) луч преломляется, приближаясь к нормали. При выходе из призмы (из стекла в воздух) луч преломляется, удаляясь от нормали. Так как преломляющие грани призмы расположены под углом друг к другу, итоговое отклонение луча происходит в сторону утолщенной части призмы, то есть к ее основанию.