Задание №15 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для решения данной задачи необходимо внимательно изучить представленный рисунок, на котором изображён оптический диск с полуцилиндрической стеклянной линзой.

1. Определение понятий. В геометрической оптике углы падения, отражения и преломления всегда отсчитываются от перпендикуляра (нормали), восстановленного к границе раздела двух сред в точке падения луча. На данном рисунке граница раздела сред (плоская грань стекла) расположена вертикально, следовательно, перпендикуляр к ней проходит горизонтально (через отметку $0^\circ$ на шкале прибора).

2. Анализ хода лучей.
— Падающий луч идёт слева сверху. Он пересекает шкалу на отметке $30^\circ$. Значит, угол падения $\alpha = 30^\circ$.
— Отражённый луч идёт слева снизу. Он также проходит через отметку $30^\circ$, что соответствует закону отражения света (угол падения равен углу отражения).
— Преломлённый луч проходит во вторую среду (в стекло, вправо). На рисунке видно, что этот луч пересекает шкалу прибора между отметками $15^\circ$ и $30^\circ$.

3. Определение угла преломления. Угол преломления $\gamma$ — это угол между преломлённым лучом и перпендикуляром к границе раздела сред. Посмотрим на правую часть диска: луч проходит ближе к отметке $15^\circ$, чем к $30^\circ$. Если присмотреться к делениям, луч указывает примерно на значение $20^\circ$.

4. Проверка. При переходе света из оптически менее плотной среды (воздух) в оптически более плотную среду (стекло) угол преломления всегда меньше угла падения ($\gamma < \alpha$). В нашем случае $20^\circ < 30^\circ$, что физически корректно.

Среди предложенных вариантов ответа (80°, 70°, 30°, 20°) наиболее точно соответствует положению луча на картинке значение 20°.

Ответ: 4

Источник: ФИПИ