Номер 4, страница 208 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Ответь на вопросы. § 43. Преломление света. Закон преломления света. Полное внутреннее отражение. Глава 3. Световые явления. Электромагнитные волны - номер 4, страница 208.

4. В чём состоит явление полного внутреннего отражения?

В чём состоит явление полного внутреннего отражения?

Явление полного внутреннего отражения — это оптическое явление, которое происходит, когда световой луч, распространяющийся в оптически более плотной среде, падает на границу раздела с оптически менее плотной средой под углом, превышающим определённое значение, называемое предельным углом. В этом случае преломления света не происходит, и вся световая энергия полностью отражается обратно в первую (более плотную) среду.

Это явление можно объяснить с помощью закона преломления света (закона Снеллиуса): $n_1 \sin(\alpha) = n_2 \sin(\beta)$, где $n_1$ и $n_2$ — показатели преломления первой и второй сред соответственно, $\alpha$ — угол падения, а $\beta$ — угол преломления.

Для возникновения полного внутреннего отражения должны выполняться два условия:

1. Свет должен переходить из среды с большим показателем преломления в среду с меньшим показателем преломления, то есть $n_1 > n_2$.

2. Угол падения $\alpha$ должен быть больше предельного угла полного внутреннего отражения $\alpha_{пр}$.

Когда свет переходит из более плотной среды в менее плотную ($n_1 > n_2$), угол преломления $\beta$ всегда больше угла падения $\alpha$. При увеличении угла падения $\alpha$ угол преломления $\beta$ также увеличивается, достигая своего максимального значения $90^\circ$. Если угол падения $\alpha$ превысит значение, при котором $\beta = 90^\circ$, преломленный луч исчезает, и наблюдается только отраженный луч.

Ответ: Явление полного внутреннего отражения заключается в том, что при переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную под углом падения, большим некоторого критического (предельного) угла, свет не преломляется, а полностью отражается от границы раздела сред.

5. Что такое предельный угол полного внутреннего отражения?

Предельный угол полного внутреннего отражения (или критический угол) — это наименьший угол падения света на границу раздела двух сред (при переходе из более плотной в менее плотную), при котором угол преломления составляет $90^\circ$. Иными словами, это угол падения, начиная с которого наступает явление полного внутреннего отражения.

Если угол падения равен предельному углу ($\alpha = \alpha_{пр}$), преломлённый луч скользит вдоль границы раздела сред. Если угол падения больше предельного ($\alpha > \alpha_{пр}$), преломление отсутствует, и свет полностью отражается.

Значение предельного угла можно найти из закона Снеллиуса $n_1 \sin(\alpha) = n_2 \sin(\beta)$. Подставив в него условие для предельного угла, $\alpha = \alpha_{пр}$ и $\beta = 90^\circ$, получим:

$n_1 \sin(\alpha_{пр}) = n_2 \sin(90^\circ)$

Поскольку $\sin(90^\circ) = 1$, формула для синуса предельного угла выглядит так:

$\sin(\alpha_{пр}) = \frac{n_2}{n_1}$

Из этой формулы видно, что предельный угол существует только при условии $n_1 > n_2$, так как синус угла не может быть больше единицы. Значение предельного угла зависит только от показателей преломления двух сред.

Ответ: Предельный угол полного внутреннего отражения — это угол падения света, распространяющегося в оптически более плотной среде, которому соответствует угол преломления $90^\circ$. Его синус равен отношению показателя преломления менее плотной среды к показателю преломления более плотной среды: $\sin(\alpha_{пр}) = \frac{n_2}{n_1}$.