Каковы скорости света в двух средах, равные 2,5 × 10⁸ м/с и 2× 10⁸ м/с, и каким образом можно определить угол падения света на границу этих сред, если угол переломления при переходе из оптически более плотной среды в оптически менее плотную составляет 40⁰?

Физика 11 класс Оптика скорость света угол падения света угол переломления оптически плотные среды физика 11 класс Новый

Чтобы решить эту задачу, нам нужно применить закон Снеллиуса, который описывает, как свет преломляется при переходе между двумя средами с разными показателями преломления.

Шаг 1: Определение показателей преломления

Сначала мы можем найти показатели преломления для обеих сред. Показатель преломления (n) определяется как отношение скорости света в вакууме (c) к скорости света в данной среде (v):

• n = c / v

Скорость света в вакууме (c) примерно равна 3 × 10⁸ м/с.

Теперь найдем показатели преломления для обеих сред:

• Для первой среды (v1 = 2,5 × 10⁸ м/с):
• n1 = 3 × 10⁸ / 2,5 × 10⁸ = 1,2
• Для второй среды (v2 = 2 × 10⁸ м/с):
• n2 = 3 × 10⁸ / 2 × 10⁸ = 1,5

Шаг 2: Применение закона Снеллиуса

Теперь, когда мы знаем показатели преломления, можем использовать закон Снеллиуса, который гласит:

• n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)

Где:

• θ1 - угол падения, который мы ищем;
• θ2 = 40° - угол преломления.

Шаг 3: Подставляем известные значения

Теперь подставим известные значения в уравнение:

• 1,2 * sin(θ1) = 1,5 * sin(40°)

Сначала найдем sin(40°):

• sin(40°) ≈ 0,6428

Теперь подставим это значение:

• 1,2 * sin(θ1) = 1,5 * 0,6428
• 1,2 * sin(θ1) = 0,9642

Шаг 4: Находим sin(θ1)

Теперь выразим sin(θ1):

• sin(θ1) = 0,9642 / 1,2
• sin(θ1) ≈ 0,8035

Шаг 5: Находим угол θ1

Теперь мы можем найти угол θ1, используя обратную функцию синуса:

• θ1 = arcsin(0,8035)

Приблизительно это значение равно:

• θ1 ≈ 53,1°

Ответ: Угол падения света на границу этих сред составляет примерно 53,1°. Скорости света в средах равны 2,5 × 10⁸ м/с и 2 × 10⁸ м/с соответственно.