Задание №10 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ЯВЛЕНИЯ

Решение.

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

1. Определение углов. Угол падения $\alpha$ — это угол между падающим лучом и перпендикуляром к границе раздела сред, восставленным в точке падения. Угол преломления $\beta$ — это угол между преломлённым лучом и тем же перпендикуляром.

2. Сравнение оптических плотностей. Свет переходит из воздуха в стекло. Воздух является оптически менее плотной средой (показатель преломления $n_{1} \approx 1$), а стекло — оптически более плотной средой ($n_{2} \approx 1,5$). Таким образом, $n_{2} > n_{1}$.

3. Закон преломления. Согласно закону Снеллиуса:
$n_{1} \cdot \sin(\alpha) = n_{2} \cdot \sin(\beta)$.
Так как $n_{2} > n_{1}$, то из уравнения следует, что $\sin(\beta) < \sin(\alpha)$, а значит, и $\beta < \alpha$. Это означает, что при переходе из воздуха в стекло преломлённый луч должен прижиматься к перпендикуляру.

4. Анализ направлений на рисунке:
— Направление 1 совпадает с перпендикуляром. Свет идет вдоль перпендикуляра без преломления только в том случае, если он падает под углом $0^{\circ}$. В нашей задаче луч падает под углом, поэтому направление 1 неверно.
— Направление 3 является продолжением падающего луча (ход луча без преломления). Это невозможно при смене среды.
— Направление 4 соответствует углу преломления, который больше угла падения ($\beta > \alpha$). Это наблюдалось бы при переходе из стекла в воздух.
— Направление 2 соответствует условию $\beta < \alpha$. Луч отклоняется от своего первоначального направления в сторону перпендикуляра, что характерно для перехода в более плотную среду.

Таким образом, преломлённому лучу соответствует направление 2.

Ответ: 2

Источник: ФИПИ