Задание №15 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для решения задачи проанализируем представленный рисунок, на котором изображён ход световых лучей на границе раздела двух сред (воздуха и стекла) с помощью оптической шайбы.

1. Определение перпендикуляра к границе раздела. На оптической шайбе перпендикуляр (нормаль) к плоской поверхности раздела сред проходит через отметку $0^\circ$. В данной установке граница раздела сред расположена горизонтально, а нормаль — вертикально (линия, соединяющая верхний и нижний нули шкалы).

2. Определение падающего луча. Падающий луч идёт из воздуха (верхняя часть рисунка) к центру шайбы. Мы видим, что он проходит через отметку $70^\circ$ на шкале. Однако угол падения $\alpha$ отсчитывается от нормали к лучу. Следовательно, угол падения равен:
$\alpha = 90^\circ - 20^\circ = 70^\circ$ (если считать от горизонтали) или, глядя на шкалу, где $0^\circ$ — это нормаль, мы видим, что луч падает под углом $70^\circ$ относительно вертикали.

3. Определение преломлённого луча. Преломлённый луч проходит во вторую среду (стекло, нижняя часть рисунка). По законам оптики при переходе из менее плотной среды (воздух) в более плотную (стекло) луч прижимается к нормали, то есть угол преломления должен быть меньше угла падения.

4. Измерение угла преломления. Угол преломления $\beta$ — это угол между преломлённым лучом и нормалью к поверхности в точке падения.
Посмотрим на нижнюю часть шкалы. Преломлённый луч пересекает шкалу на отметке $40^\circ$. Поскольку отсчёт на данной шкале ведётся от нормали (отметка $0^\circ$), то значение $40^\circ$ и является искомым углом преломления.

5. Проверка. Угол падения $\alpha \approx 70^\circ$, угол преломления $\beta \approx 40^\circ$. Условие $\beta < \alpha$ выполняется, что соответствует переходу света из воздуха в стекло.

Ответ: 2

Источник: ФИПИ