Задание №10 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

Для решения данной задачи воспользуемся законом преломления света (законом Снеллиуса) и правилами построения хода лучей на границе двух сред.

1. Анализ хода луча: На рисунке изображён падающий луч, который идёт из воздуха и падает на поверхность стеклянной пластины. В точке падения проведён перпендикуляр к границе раздела сред. Угол между падающим лучом и этим перпендикуляром называется углом падения $\alpha$.

2. Сравнение оптических плотностей: Свет переходит из воздуха в стекло. Оптическая плотность стекла выше, чем у воздуха (показатель преломления стекла $n_{ст} \approx 1,5$, а воздуха $n_{возд} \approx 1$). Согласно закону преломления: $n_{1} \cdot \sin \alpha = n_{2} \cdot \sin \beta$, где $\alpha$ — угол падения, а $\beta$ — угол преломления.

3. Соотношение углов: Так как свет переходит из среды с меньшим показателем преломления в среду с большим показателем преломления ($n_{2} > n_{1}$), то угол преломления должен быть меньше угла падения ($\beta < \alpha$). Это означает, что преломлённый луч должен «прижаться» к перпендикуляру.

4. Расположение лучей:
— Луч 4 находится по ту же сторону от перпендикуляра, что и падающий луч, что невозможно при преломлении.
— Луч 2 является продолжением прямой падающего луча (как если бы преломления не было вовсе).
— Луч 1 отклонился слишком сильно, практически вдоль границы.
— Луч 3 находится во второй среде (стекле) и его угол с перпендикуляром меньше, чем угол падения $\alpha$. Это соответствует физическому закону перехода света в более плотную среду.

Таким образом, преломлённым лучом является луч под номером 3.

Ответ: 3

Источник: ФИПИ