Номер 2, страница 60 - гдз по физике 9 класс самостоятельные и контрольные работы Марон, Марон

Глава 3. Световые явления. Электромагнитные волны. Самостоятельные работы. СР-43. Преломление света. Закон преломления света. Полное внутреннее отражение. Вариант 1 - номер 2, страница 60.

Условие.

2. В каком случае (рис. 90) изображён переход светового луча в оптически менее плотную среду?

Рис. 90

Решение.

Решение

Оптическая плотность среды характеризуется показателем преломления $\text{n}$. Среда с большим показателем преломления считается оптически более плотной, а среда с меньшим показателем преломления — оптически менее плотной.

При переходе светового луча через границу раздела двух сред его направление меняется — происходит преломление света. Согласно закону преломления света (закону Снеллиуса):

$n_1 \sin(\alpha) = n_2 \sin(\beta)$

где $n_1$ и $n_2$ — показатели преломления первой и второй сред, $\alpha$ — угол падения (угол между падающим лучом и нормалью к границе раздела), а $\beta$ — угол преломления (угол между преломленным лучом и нормалью).

Требуется найти случай, в котором луч переходит в оптически менее плотную среду. Это означает, что среда, из которой выходит луч (первая среда), имеет больший показатель преломления, чем среда, в которую он входит (вторая среда). Математически это условие записывается как $n_1 > n_2$.

Из закона Снеллиуса выразим отношение синусов углов:

$\frac{\sin(\beta)}{\sin(\alpha)} = \frac{n_1}{n_2}$

Так как $n_1 > n_2$, то отношение $\frac{n_1}{n_2} > 1$. Следовательно, $\sin(\beta) > \sin(\alpha)$. Поскольку углы падения и преломления находятся в диапазоне от 0° до 90°, из этого неравенства следует, что $\beta > \alpha$.

Таким образом, при переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную угол преломления становится больше угла падения, и луч отклоняется от нормали.

Проанализируем каждый случай, изображенный на рисунке:

а) Луч света падает из верхней среды на нижнюю. Преломленный луч приближается к нормали, то есть угол преломления $\beta$ меньше угла падения $\alpha$ ($\beta < \alpha$). Это означает, что луч переходит из оптически менее плотной среды в оптически более плотную ($n_1 < n_2$).

б) Ситуация аналогична случаю (а). Луч переходит из верхней среды в нижнюю, и угол преломления $\beta$ меньше угла падения $\alpha$ ($\beta < \alpha$). Следовательно, это также переход в оптически более плотную среду ($n_1 < n_2$).

в) Судя по направлению стрелки, луч света выходит из нижней (заштрихованной) среды в верхнюю. Преломленный луч удаляется от нормали, то есть угол преломления $\beta$ (в верхней среде) больше угла падения $\alpha$ (в нижней среде), то есть $\beta > \alpha$. Это соответствует переходу из оптически более плотной среды в оптически менее плотную ($n_1 > n_2$).

Следовательно, переход светового луча в оптически менее плотную среду изображен на рисунке (в).

Ответ: в.