Применение информации из текста физического содержания · 63 задания
- Задание №18№18
Изменится ли и, если изменится, то как, намокание древесины, если её натереть воском? Ответ поясните.
Смачивание и капиллярные явления
- Задание №18№18
Может ли воспринимаемый человеком интервал времени между молнией и сопровождающим её громовым раскатом составлять 90 с? Ответ поясните.
Звук
- Задание №18№18
Какой оттенок (голубоватый или красноватый) будет иметь источник белого света, например уличный фонарь, если его рассматривать сквозь туманную дымку?…
Дисперсия света
- Задание №18№18
Молнии могут проходить в самих облаках (внутриоблачные молнии), а могут ударять в землю (наземные молнии). Для механизма электризации, описанного в те…
Постоянный ток. Сила тока. Напряжение
- Задание №18№18
Эффект Доплера справедлив и для звуковых волн. Изменяется ли, и если изменяется, то как, высота тона звукового сигнала поезда при его удалении от набл…
Звук
- Задание №18№18
Зависит ли, и если зависит, то как, глубина промерзания почвы от высоты снежного покрова при прочих равных условиях? Ответ поясните.
Виды теплопередачи
- Задание №18№18
Значительная часть энергии Солнца излучается в инфракрасном диапазоне. Условно различают три составляющие диапазона инфракрасного излучения: коротково…
Электромагнитные волны
- Задание №18№18
Можно ли лёд, находящийся в состоянии, соответствующем точке А на диаграмме, перевести в пар, минуя жидкое состояние? Ответ поясните.
Испарение, конденсация, кипение
- Задание №18№18
Можно ли, используя флотацию, сделать так, чтобы пустая порода всплывала вверх, а крупицы руды оседали на дно? Ответ поясните.
Смачивание и капиллярные явления
- Задание №18№18
На рисунке представлены экспериментальные данные о выбросах оксида углерода и смертности от болезней сердца и органов дыхания в течение нескольких лет…
Явления в природе
- Задание №18№18
Молнии могут проходить в самих облаках (внутриоблачные молнии), а могут ударять в землю (наземные молнии). В случае механизма электризации, описанного…
Постоянный ток. Сила тока. Напряжение
- Задание №18№18
На рисунке представлены процессы нагревания с переходом в жидкое состояние для четырёх веществ, первоначально находившихся в твёрдом состоянии. Какой…
Основные положения МКТ
В спокойной атмосфере наблюдают положение звёзд, не расположенных
на перпендикуляре к поверхности Земли, в точке А, где находится наблюдатель. На рисунке схематично показано истинное и видимое положения для одной из звёзд. Какое положение (S1 или S2) может соответствовать истинному положению звезды, а какое – видимому? Ответ поясните.
Опыты Птолемея по преломлению света
Два закона геометрической оптики – закон прямолинейного распространения света и закон отражения света – были описаны знаменитым греческим учёным Евклидом, жившим в III в. до н.э. С помощью этих законов Евклид объяснил целый ряд наблюдаемых явлений, и в частности, отражение света от плоских и сферических зеркал.
Греческий астроном Клавдий Птолемей (около 130 г. н.э.) – автор замечательной книги, которая в течение почти пятнадцати столетий служила основным учебником по астрономии, – написал также книгу «Оптика», в которой описал, в частности, явление преломления света. С явлением преломления света Птолемей столкнулся, наблюдая звёзды. Он заметил, что луч света, переходя из одной среды в другую, «ломается». Поэтому звёздный луч, проходя через земную атмосферу, доходит до поверхности Земли не по прямой, а по кривой линии, то есть происходит рефракция. Искривление хода луча происходит из-за того, что плотность воздуха меняется с высотой.
Чтобы изучить закон преломления, Птолемей провёл следующий эксперимент. Он взял круг и укрепил на оси линейки l1 и l2 так, чтобы они могли свободно вращаться вокруг неё (см. рисунок 1).
Рисунок 1
Птолемей погружал этот круг в воду до диаметра АВ и, поворачивая нижнюю линейку, добивался того, чтобы линейки лежали для глаза на одной прямой (если смотреть вдоль верхней линейки). После этого он вынимал круг из воды и сравнивал углы падения α и преломления β. Он измерял углы с точностью до 0,5°. Числа, полученные Птолемеем, представлены в таблице.
№ опыта | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 |
Угол падения α, град. | 10 | 20 | 30 | 40 | 50 | 60 | 70 | 80 |
Угол преломления β, град. | 8 | 15,5 | 22,5 | 28 | 35 | 40,5 | 45 | 50 |
Эксперимент Птолемея был поставлен правильно, учёный получил достаточно хорошие численные значения для углов падения и преломления, однако закона он установить не сумел.
Решение
Решение.
Для решения данной задачи проанализируем физические процессы, происходящие при прохождении света от звезды через атмосферу Земли к наблюдателю.
1. Явление рефракции: Атмосфера Земли не является однородной средой. По мере приближения к поверхности Земли плотность воздуха увеличивается. Вместе с плотностью увеличивается и показатель преломления воздуха n. Свет, идущий от звезды из космического вакуума (где n=1) в атмосферу, переходит в оптически более плотную среду.
2. Закон преломления: Согласно закону преломления света (закону Снеллиуса), при переходе луча из оптически менее плотной среды в более плотную (из вакуума в воздух) луч отклоняется к перпендикуляру, восстановленному в точке падения. То есть угол преломления β будет меньше угла падения α. Поскольку плотность атмосферы растёт плавно, луч света в ней постепенно искривляется, изгибаясь в сторону нормали к поверхности Земли.
3. Видимое положение объекта: Глаз наблюдателя воспринимает направление на объект по касательной к траектории светового луча в точке входа луча в глаз. Из-за того, что луч в атмосфере изгибается выпуклостью вверх (прижимается к нормали), касательная к лучу в точке наблюдения A будет направлена выше, чем реальное направление на звезду. Это явление называется астрономической рефракцией.
4. Анализ рисунка: На схематичном рисунке (описываемом в условии) представлены два положения: S1 и S2. Положение S1 находится выше (ближе к зениту, то есть к перпендикуляру), а положение S2 — ниже. Исходя из вышеизложенного, видимое положение звезды всегда кажется выше её истинного положения (ближе к зениту).
Следовательно:
— S1 — это видимое положение звезды;
— S2 — это истинное положение звезды.
Ответ: Положение S1 соответствует видимому положению звезды, а положение S2 — истинному. Это объясняется тем, что при входе в более плотные слои атмосферы световой луч преломляется и отклоняется к нормали, из-за чего наблюдателю кажется, что источник света находится выше его реального местоположения.
Источник: ФИПИ