☰ Содержание · Физика

Задачи на полное отражение и лабораторная работа с призмой

Уроки 52–53 · 2 урока · П. Хабибуллаев, А. Бойдедаев, А. Бахромов, К. Суяров, Ж. Усаров, М. Юлдашева. Физика, 9 класс, переработанное и дополненное 3-е издание. Творческий дом издательства-типографии имени Гафура Гуляма, Ташкент, 2019
52

Решение задач

Учебник: с. 142
ЦельРешать задачи на полное внутреннее отражение: sin α₀ = n₂/n₁, связанные с n и v.
Новые слова
предельный угол · chegaraviy burchakплотная среда · zich muhitменее плотная среда · siyrak muhitтаблица синусов · sinus jadvali
Объяснение

В этих задачах сначала определите, из какой среды и в какую идёт луч: полное отражение возможно только при переходе из более плотной среды в менее плотную. Предельный угол находят из sin α₀ = n₂/n₁; если вторая среда — воздух, то sin α₀ = 1/n. Если n₂/n₁ нужно найти по закону преломления, используйте синусы двух углов: n₂/n₁ = sin α/sin β. Если задан предельный угол, отсюда следует n = 1/sin α₀, а затем v = c/n даёт скорость света. Если угол падения превышает α₀, луч полностью отражается; если он меньше, луч частично выходит. Значения синусов: sin 30° = 0,5; sin 37° ≈ 0,6; sin 45° ≈ 0,71; sin 53° ≈ 0,8; sin 60° ≈ 0,87.

Примеры
На границе вещество–воздух α₀ = 53°: n = 1/sin 53° ≈ 1/0,8 = 1,25; v = c/n = 3·10⁸/1,25 = 2,4·10⁸ м/с.
Луч идёт из плотной среды в менее плотную, падает под углом 20° и преломляется под углом 30°: n₂/n₁ = sin 20°/sin 30° ≈ 0,34/0,5 ≈ 0,68; значит, sin α₀ = 0,68, α₀ ≈ 43°.
Работа в классе

Задание на построение: начертите луч, падающий перпендикулярно на одну из катетных граней стеклянной призмы (n = 1,5), сечение которой — равнобедренный прямоугольный треугольник. Под каким углом он падает на гипотенузу (45°)? Проверьте, что 45° превышает предельный угол 42°, и покажите, в каком направлении луч полностью отражается.

Упражнения
1
В каком случае полное внутреннее отражение произойти не может?
2
На границе с воздухом sin α₀ = 0,625. Каков показатель преломления?
3
В веществе n = 1,6. Какова скорость света в нём в м/с (c = 3·10⁸ м/с)?
4
Почему водолаз видит поверхность воды как зеркало при некоторых углах?