Номер 645, страница 118 - гдз по физике 8 класс сборник задач Исаченкова, Слесарь

Глубина водоема кажется нам меньшей, чем есть на самом деле, из-за физического явления, называемого преломлением света.

Решение

Свет, отраженный от объектов на дне водоема (например, от камней), распространяется от дна к поверхности воды. Вода и воздух — это две разные оптические среды. Вода является оптически более плотной средой, чем воздух. Это означает, что показатель преломления воды ($n_1$) больше показателя преломления воздуха ($n_2$). Для воды $n_1 \approx 1.33$, а для воздуха $n_2 \approx 1.00$.

Когда световой луч переходит из одной среды в другую (в данном случае из воды в воздух), на границе раздела этих сред он меняет свое направление — преломляется. Согласно закону преломления света (закону Снеллиуса), при переходе из оптически более плотной среды в менее плотную, луч света отклоняется от перпендикуляра (нормали), проведенного к границе раздела сред. Математически это выражается формулой:

$n_1 \cdot \sin \alpha = n_2 \cdot \sin \beta$

где $\alpha$ — угол падения луча в воде, а $\beta$ — угол преломления в воздухе. Поскольку $n_1 > n_2$, то угол преломления $\beta$ будет больше угла падения $\alpha$.

Наш глаз воспринимает световые лучи, и мозг строит изображение, предполагая, что свет распространялся по прямой. Поэтому мозг продолжает преломленные лучи, попавшие в глаз, в обратном направлении по прямой линии до их пересечения. Точка, в которой эти воображаемые прямые пересекаются, формирует мнимое изображение объекта. Из-за того, что лучи преломились и отклонились, эта точка пересечения (мнимое изображение дна) оказывается расположенной выше, чем реальное дно водоема.

В результате этого оптического обмана нам кажется, что глубина водоема (кажущаяся глубина $h'$) меньше, чем его истинная глубина $\text{h}$. Для наблюдателя, смотрящего на дно почти перпендикулярно поверхности, кажущаяся глубина связана с истинной соотношением:

$h' \approx \frac{h}{n_1}$

Так как для воды $n_1 \approx 1.33$, кажущаяся глубина будет примерно на четверть меньше реальной.

Ответ: Глубина водоема кажется меньше из-за преломления света на границе вода-воздух. Лучи света, идущие от дна, при выходе из воды в воздух (из более плотной среды в менее плотную) отклоняются, и наш мозг, воспринимая их по прямой, строит мнимое изображение дна на меньшей глубине, чем оно находится в действительности.