Номер 3, 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 3, страница 60.

Условие.

3. Луч света переходит из воздуха в стекло (рис. 91). Изобразите дальнейший ход луча.

Рис. 91

Решение.

Для того чтобы изобразить дальнейший ход луча света, нужно последовательно применить закон преломления света на каждой из двух границ раздела сред: "воздух-стекло" и "стекло-воздух".

Преломление на границе "воздух-стекло"
Когда световой луч падает из воздуха на поверхность стекла, он преломляется. Поскольку стекло является оптически более плотной средой, чем воздух (показатель преломления стекла $n_2$ больше показателя преломления воздуха $n_1$), луч света, преломившись, пойдет ближе к перпендикуляру (нормали), восстановленному в точке падения.
Построение хода луча на этой границе:
• В точке падения луча на верхнюю грань стекла проводим перпендикуляр (нормаль) к этой грани.
• Угол между падающим лучом и нормалью называется углом падения $\alpha$.
• Внутри стекла чертим преломленный луч. Угол преломления $\beta$ (угол между преломленным лучом и нормалью) должен быть меньше угла падения ($\beta < \alpha$).
Согласно закону преломления света: $n_1 \sin \alpha = n_2 \sin \beta$.

Преломление на границе "стекло-воздух"
Пройдя сквозь стекло по прямой, луч достигает второй границы раздела. Здесь он снова преломляется, выходя из оптически более плотной среды в оптически менее плотную.
Построение хода луча на этой границе:
• В точке падения луча на нижнюю грань стекла проводим перпендикуляр (нормаль) к этой грани. Поскольку стеклянная пластина плоскопараллельная, эта нормаль будет параллельна первой.
• Угол падения на вторую границу (изнутри стекла) будет равен углу преломления на первой границе, то есть $\beta$.
• При выходе из стекла в воздух луч отклонится от нормали. Угол преломления $\gamma$ на этой границе будет больше угла падения $\beta$.
Закон преломления для этой границы: $n_2 \sin \beta = n_1 \sin \gamma$.

Итоговый результат
Сопоставляя уравнения для обеих границ, получаем, что $n_1 \sin \alpha = n_1 \sin \gamma$, откуда следует, что $\alpha = \gamma$.Это означает, что луч, вышедший из стеклянной пластины, будет параллелен падающему лучу, но смещен относительно его первоначального направления.

Схематическое изображение дальнейшего хода луча:

Ответ: При переходе из воздуха в стекло луч света преломляется, приближаясь к нормали к поверхности. Пройдя через стекло, при выходе обратно в воздух, луч снова преломляется, но уже удаляясь от нормали. В результате луч, вышедший из стекла, оказывается параллельным первоначальному падающему лучу, но смещенным в сторону.