Задание №10 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для решения данной задачи воспользуемся законом преломления света (законом Снеллиуса) и проанализируем физическую ситуацию.

1. Анализ сред. Луч света переходит из стекла в воздух. Стекло является оптически более плотной средой, чем воздух. Это означает, что показатель преломления стекла $n_{ст}$ больше показателя преломления воздуха $n_{возд}$ ($n_{ст} > n_{возд}$).

2. Закон преломления. Согласно закону Снеллиуса:
$n_{1} \cdot \sin(\alpha) = n_{2} \cdot \sin(\beta)$,
где $\alpha$ — угол падения (угол между падающим лучом и перпендикуляром к границе раздела сред), $\beta$ — угол преломления (угол между преломлённым лучом и тем же перпендикуляром).

3. Сравнение углов. Так как свет переходит из среды с бóльшим показателем преломления в среду с меньшим ($n_{1} > n_{2}$), то для соблюдения равенства в формуле угол преломления должен быть больше угла падения: $\beta > \alpha$. Это означает, что преломлённый луч должен отклоняться от перпендикуляра дальше, чем падающий луч.

4. Анализ направлений на рисунке:
— Направление 1 соответствует отражённому лучу (он остаётся в той же среде), а не преломлённому.
— Направление 2 показывает ход луча без преломления (как если бы сред не было).
— Направление 3 соответствует случаю, когда угол преломления меньше угла падения ($\beta < \alpha$), что характерно для перехода из воздуха в стекло.
— Направление 4 соответствует случаю, когда угол преломления больше угла падения ($\beta > \alpha$). Это именно то, что происходит при переходе света из оптически более плотной среды (стекло) в менее плотную (воздух).

Таким образом, преломлённому лучу соответствует направление 4.

Ответ: 4

Источник: ФИПИ