Номер 5, страница 231 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

5. Чем определяются (т. е. от чего зависят) абсолютный показатель преломления среды и скорость света в ней?

Решение

Абсолютный показатель преломления среды и скорость света в ней — это взаимосвязанные величины, которые определяются как свойствами самой среды, так и характеристиками света.

Скорость света в среде

Скорость распространения света в вакууме ($c$) является максимальной и постоянной величиной. При переходе в любую материальную среду (газ, жидкость, твёрдое тело) скорость света ($v$) уменьшается. Это замедление происходит из-за взаимодействия электромагнитного поля световой волны с атомами и молекулами вещества.

Скорость света в среде напрямую зависит от её фундаментальных электромагнитных свойств:

• Электрической проницаемости среды ($\varepsilon$) — способности вещества поляризоваться под действием электрического поля.
• Магнитной проницаемости среды ($\mu$) — способности вещества намагничиваться под действием магнитного поля.

Связь между скоростью света в среде и этими характеристиками выражается формулой: $v = \frac{1}{\sqrt{\varepsilon\mu}}$.

Эти фундаментальные свойства, в свою очередь, зависят от химического состава, плотности, температуры и агрегатного состояния среды.

Кроме того, скорость света в среде зависит и от характеристик самого света, а именно от его частоты $\nu$ (или длины волны $\lambda$). Эта зависимость называется дисперсией света. В большинстве прозрачных сред свет с большей частотой (например, фиолетовый) движется медленнее, чем свет с меньшей частотой (например, красный).

Ответ: Скорость света в среде определяется её физическими свойствами (электрической и магнитной проницаемостью, которые зависят от химического состава, плотности, температуры) и частотой (длиной волны) самого света.

Абсолютный показатель преломления среды

Абсолютный показатель преломления ($n$) — это физическая величина, показывающая, во сколько раз скорость света в вакууме больше, чем в данной среде. Он определяется по формуле:

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

Из этой формулы видно, что абсолютный показатель преломления обратно пропорционален скорости света в среде. Следовательно, он зависит от тех же факторов, что и скорость света:

• Свойства среды: химический состав, плотность, температура, агрегатное состояние. Чем оптически плотнее среда, тем сильнее замедляется в ней свет и тем больше её показатель преломления.
• Частота (длина волны) света: из-за явления дисперсии показатель преломления для света разного цвета различен. Например, показатель преломления стекла для фиолетового света больше, чем для красного.

Через электромагнитные характеристики среды показатель преломления выражается как $n = \sqrt{\varepsilon_r \mu_r}$, где $\varepsilon_r$ и $\mu_r$ — относительные электрическая и магнитная проницаемости. Для большинства оптически прозрачных материалов (диэлектриков) $\mu_r \approx 1$, поэтому $n \approx \sqrt{\varepsilon_r}$.

Ответ: Абсолютный показатель преломления среды определяется свойствами самой среды (химическим составом, плотностью, температурой) и частотой (длиной волны) света, проходящего через неё.