1. Передайте закон преломления в другую формулировку и нарисуйте диаграмму, включая границу раздела сред, все лучи

Водопад

41

Задача 1. Закон преломления света гласит, что угол падения \(i\) равен углу преломления \(r\) при переходе луча из одной среды в другую. Можно переформулировать закон преломления следующим образом: для луча света, падающего на границу раздела сред, отношение синуса угла падения к синусу угла преломления равно отношению скорости света в первой среде к скорости света во второй среде.

Диаграмма с законом преломления выглядит следующим образом:

\[
\begin{{array}}{{c}}
\text{{Воздух}} \\
\downarrow \\
\text{{Граница}} \\
\text{{раздела}} \\
\text{{сред}} \\
\downarrow \\
\text{{Стекло}}
\end{{array}}
\]

\[
\begin{{array}}{{ccc}}
\text{{Воздух}} & \rightarrow & \text{{Граница раздела сред}} & \rightarrow & \text{{Стекло}} \\
\uparrow & & \downarrow & & \uparrow \\
\text{{Луч падает}} & & \text{{Луч преломляется}} & & \text{{Луч продолжает путь}}
\end{{array}}
\]

Угол падения обозначается \(i\), угол преломления - \(r\), и они измеряются относительно нормали, которая проведена к границе раздела сред.

Задача 2. Для продолжения пути лучей на диаграмме, нужно использовать закон преломления. При переходе луча света из воздуха в стекло, угол преломления \(r\) будет меньше угла падения \(i\). Луч, падающий под меньшим углом к нормали, будет преломлен в стекле под большим углом к нормали.

\[
\begin{{array}}{{ccc}}
\text{{Воздух}} & \rightarrow & \text{{Граница раздела сред}} & \rightarrow & \text{{Стекло}} \\
\uparrow & & \downarrow & & \uparrow \\
\text{{Луч падает}} & & \text{{Луч преломляется}} & & \text{{Луч продолжает путь}} \\
\uparrow & & \downarrow & & \uparrow \\
\text{{Луч продолжает}} & & \text{{Луч продолжает}} & & \text{{Луч продолжает}} \\
\text{{путь в стекле}} & & \text{{путь в стекле}} & & \text{{путь в стекле}}
\end{{array}}
\]

Задача 3. Чтобы изобразить отражения стрелок около зеркала MN, нужно использовать закон отражения света. В соответствии с этим законом, угол падения \(i\) равен углу отражения \(r\) при отражении луча от зеркала.

\[
\begin{{array}}{{ccc}}
\uparrow & & \uparrow \\
\text{{Луч}} & & \text{{Луч}} \\
\text{{падает на зеркало}} & & \text{{отражается от зеркала}} \\
\uparrow & & \uparrow \\
\text{{Луч}} & & \text{{Луч}} \\
\text{{отражается вверх}} & & \text{{отражается вниз}}
\end{{array}}
\]

Отразив стрелки около зеркала MN, мы можем видеть, что зеркало отражает изображение стрелок. Отраженное изображение будет симметрично и относительно равноудалено от зеркала.

Задача 4. Чтобы продолжить путь лучей по треугольной призме, используем законы преломления и отражения света. Лучи света могут преломляться и отражаться, когда они переходят из стекла во внутреннюю среду призмы и обратно.

\[
\begin{{array}}{{ccc}}
\text{{Воздух}} & \rightarrow & \text{{Граница раздела сред}} & \rightarrow & \text{{Стекло}} & \rightarrow & \text{{Воздушная полость}} & \rightarrow & \text{{Стекло}} \\
\uparrow & & \downarrow & & \uparrow & & \downarrow & & \uparrow \\
\text{{Луч идет}} & & \text{{Луч преломляется}} & & \text{{Луч идет}} & & \text{{Луч преломляется}} & & \text{{Луч продолжает}} \\
\text{{в воздушную}} & & \text{{в стекле}} & & \text{{на воздушной}} & & \text{{во внутренней}} & & \text{{путь в стекле}} \\
\text{{полость}} & & & & \text{{границу}} & & \text{{среде призмы}} & & \\
\end{{array}}
\]

Призма сделана из стекла, поэтому лучи света преломляются при переходе из воздуха в стекло и из стекла в воздушную полость призмы. Лучи также отражаются при переходе от воздушной полости во внутреннюю среду призмы.