Номер 4, страница 231 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

4. Какова физическая причина уменьшения скорости света при его переходе из вакуума в среду или из среды с меньшей оптической плотностью в среду с большей?

3. Свет распространяется с наибольшей скоростью в вакууме. Эта скорость является фундаментальной физической константой, обозначаемой буквой $c$. Её точное значение составляет $c = 299 792 458$ м/с, что примерно равно $3 \cdot 10^8$ м/с. В любой материальной среде (например, в воздухе, воде, стекле) скорость распространения света $v$ всегда меньше, чем в вакууме ($v < c$).

Ответ: Наибольшая скорость распространения света достигается в вакууме.

4. Физическая причина уменьшения скорости света при переходе в оптически более плотную среду заключается во взаимодействии света (электромагнитной волны) с частицами среды (атомами, молекулами). Этот процесс можно описать следующим образом:

Электрическое поле световой волны заставляет электроны в атомах среды совершать вынужденные колебания с частотой, равной частоте световой волны. Колеблющиеся электроны, в свою очередь, становятся источниками вторичных электромагнитных волн, которые распространяются во все стороны.

Световая волна, которая распространяется в среде, является результатом сложения (суперпозиции) первичной волны и всех вторичных волн, излучаемых атомами. Из-за этого взаимодействия и интерференции результирующая волна имеет ту же частоту, что и исходная, но её фаза сдвигается. Этот сдвиг фазы эквивалентен уменьшению длины волны и, как следствие, уменьшению фазовой скорости распространения волнового фронта. Именно эту "эффективную" скорость мы и воспринимаем как скорость света в среде. Чем выше оптическая плотность среды, тем сильнее это взаимодействие и, соответственно, тем медленнее распространяется свет.

Важно отметить, что отдельные фотоны между актами поглощения и переизлучения атомами всегда движутся со скоростью $c$, но коллективный эффект взаимодействия приводит к замедлению распространения светового сигнала в целом.

Ответ: Физическая причина уменьшения скорости света в среде — это результат взаимодействия световой волны с частицами вещества, которое приводит к поглощению и переизлучению света атомами. Сложение исходной и вторичных волн приводит к замедлению скорости распространения общего волнового фронта.

5. (Предполагается, что вопрос звучит как: "Чем определяется (т. е. от чего зависит) абсолютный показатель преломления?")

Абсолютный показатель преломления среды $n$ по определению показывает, во сколько раз скорость света в вакууме $c$ больше скорости света в данной среде $v$:

$n = \frac{c}{v}$

Так как скорость света в вакууме $c$ является константой, абсолютный показатель преломления полностью определяется скоростью света $v$ в среде. Скорость же света в среде зависит от её электромагнитных свойств — диэлектрической проницаемости $\epsilon$ и магнитной проницаемости $\mu$. Для большинства прозрачных веществ (диэлектриков) магнитная проницаемость близка к единице, поэтому показатель преломления в основном определяется диэлектрической проницаемостью.

Следовательно, абсолютный показатель преломления зависит от:

• Свойств самого вещества: его химического состава, строения и плотности.
• Физических условий: температуры и давления, так как они влияют на плотность вещества.
• Частоты (или длины волны) света: зависимость показателя преломления от частоты называется дисперсией. Как правило, для большинства прозрачных веществ в видимой области спектра показатель преломления увеличивается с увеличением частоты (т. е. для синего света он больше, чем для красного).

Ответ: Абсолютный показатель преломления определяется свойствами среды (её химическим составом, плотностью, температурой) и частотой (длиной волны) самого света.