Номер 1, страница 9 - гдз по физике 7 класс обучающая тетрадь Шабусов, Дубина

1. Интересные физические опыты. В небольшой аквариум заливаем раствор сахара, а сверху добавляем воду. Со стороны узкой грани запускаем два параллельных лазерных пучка (с помощью лазерных указок). Наблюдается очень эффектное искривление световых пучков (рис. 4). Для большей наглядности можно взять лазерные указки разных цветов.

Какая из предложенных гипотез подходит под наблюдаемое явление?

А. Пучки света всегда распространяются прямолинейно.

Б. Расстояние между пучками света по мере прохождения раствора не изменяется.

В. В некоторых средах пучки света искривляются.

Г. Существуют лазерные указки с кривыми лучами.

Д. Такого в жизни не бывает, это фотошоп.

Рис. 4

Решение

Наблюдаемое явление — это искривление световых лучей в оптически неоднородной среде. В аквариуме создается среда с переменным показателем преломления. Внизу находится раствор сахара с высоким показателем преломления $\text{n}$, а сверху — вода с более низким показателем преломления. Между ними из-за диффузии образуется переходный слой, где показатель преломления плавно изменяется с высотой (создается градиент показателя преломления).

Согласно законам геометрической оптики (в частности, принципу Ферма), в среде с непрерывно меняющимся показателем преломления световой луч распространяется по криволинейной траектории. Луч всегда изгибается в сторону области с большим показателем преломления. В данном случае это нижние, более концентрированные слои раствора сахара, поэтому лазерные лучи, как видно на рисунке, изгибаются вниз.

Проанализируем предложенные гипотезы:

А. Пучки света всегда распространяются прямолинейно. Эта гипотеза неверна. Она справедлива только для оптически однородных сред. Эксперимент как раз и демонстрирует случай, когда это правило нарушается.

Б. Расстояние между пучками света по мере прохождения раствора не изменяется. Эта гипотеза опровергается наблюдением. На рисунке видно, что изначально параллельные лучи не только искривляются, но и сходятся, то есть расстояние между ними уменьшается.

В. В некоторых средах пучки света искривляются. Эта гипотеза является верной. Описанный эксперимент показывает, что в оптически неоднородной среде (которой является раствор сахара с градиентом концентрации) световые лучи действительно искривляются. Это и есть объяснение наблюдаемого явления.

Г. Существуют лазерные указки с кривыми лучами. Эта гипотеза неверна. Лазерные указки излучают прямолинейные пучки света. Искривление траектории света происходит из-за свойств среды, а не источника.

Д. Такого в жизни не бывает, это фотошоп. Эта гипотеза неверна. Явление искривления света в неоднородных средах реально и лежит в основе, например, такого природного явления, как миражи.

Таким образом, единственная гипотеза, которая корректно описывает и объясняет наблюдаемое в опыте явление, — это гипотеза В.

Ответ: В. в некоторых средах пучки света искривляются.