Номер 5, страница 208 - гдз по физике 9 класс учебник Пёрышкин, Гутник

Глава 3. Световые явления. Электромагнитные волны. Параграф 43. Преломление света. Закон преломления света. Полное внутреннее отражение. Ответь на вопросы - номер 5, страница 208.

Условие.

5. Что такое предельный угол полного внутреннего отражения? Чему он равен?

Решение.

Решение 2.

Явление полного внутреннего отражения заключается в том, что световой луч, распространяющийся в оптически более плотной среде, при падении на границу раздела с оптически менее плотной средой под углом, превышающим определённое критическое значение, не преломляется, а полностью отражается обратно в первую среду. Это явление возможно только при переходе света из среды с большим показателем преломления $n_1$ в среду с меньшим показателем преломления $n_2$ (т.е. $n_1 > n_2$). При увеличении угла падения, угол преломления также растет, опережая угол падения. Когда угол преломления достигает 90°, угол падения называют предельным. Если угол падения превышает предельный, весь свет отражается от границы раздела, и преломленный луч исчезает.

Ответ: Полное внутреннее отражение – это явление, при котором свет, падающий на границу раздела двух сред из оптически более плотной среды в менее плотную под углом, большим предельного угла, не преломляется, а полностью отражается.

5. Предельный угол полного внутреннего отражения – это наименьший угол падения света (в оптически более плотной среде), при котором угол преломления составляет 90°, и преломленный луч скользит вдоль границы раздела двух сред. Если угол падения превысит это значение, наступит явление полного внутреннего отражения.

Этот угол можно рассчитать, используя закон преломления света (закон Снеллиуса): $n_1 \sin \alpha = n_2 \sin \beta$. Здесь $n_1$ и $n_2$ – показатели преломления первой (более плотной) и второй (менее плотной) сред соответственно, $\alpha$ – угол падения, $\beta$ – угол преломления. По определению, для предельного угла падения $\alpha_{пр}$ угол преломления $\beta = 90^\circ$.

Подставляя эти значения в закон Снеллиуса, получаем: $n_1 \sin \alpha_{пр} = n_2 \sin 90^\circ$. Поскольку $\sin 90^\circ = 1$, формула для синуса предельного угла принимает вид: $ \sin \alpha_{пр} = \frac{n_2}{n_1} $ Если свет переходит из какой-либо среды в вакуум или воздух (где $n_2 \approx 1$), формула упрощается: $ \sin \alpha_{пр} = \frac{1}{n_1} $ где $n_1$ - абсолютный показатель преломления первой среды.

Ответ: Предельный угол полного внутреннего отражения – это угол падения, при котором угол преломления равен 90°. Синус этого угла равен отношению показателя преломления менее плотной среды к показателю преломления более плотной среды: $\sin \alpha_{пр} = \frac{n_2}{n_1}$.

6. Световоды (или оптоволокно) – это тонкие нити из оптически прозрачного материала (стекла или пластика), использующие явление полного внутреннего отражения для передачи света на большие расстояния с минимальными потерями. Они нашли широкое применение в различных областях. В связи и телекоммуникациях оптоволоконные кабели являются основой современных высокоскоростных сетей передачи данных, включая интернет, телефонную связь и кабельное телевидение. В медицине световоды используются в эндоскопах для визуализации внутренних органов, а также в лазерной хирургии для точной доставки излучения. В измерительной технике на их основе создают волоконно-оптические датчики для измерения температуры, давления и других величин, которые устойчивы к электромагнитным помехам. Также световоды применяют для освещения и декора, например, для подсветки экспонатов в музеях или создания световых инсталляций. Наконец, в военной и авиационной технике их ценят за малый вес, помехозащищенность и высокую пропускную способность в системах связи и управления.

Ответ: Световоды используются в телекоммуникациях (интернет, телефон), медицине (эндоскопия, лазерная хирургия), измерительной технике (датчики), для декоративного освещения, а также в военной и авиационной промышленности.