Номер 651, страница 119 - гдз по физике 8 класс сборник задач Исаченкова, Слесарь

Решение

Чтобы определить, где глаз увидит монетку, лежащую на дне кружки с водой, необходимо построить ход световых лучей, идущих от монетки к глазу наблюдателя. Этот процесс объясняется явлением преломления света.

Свет преломляется, то есть изменяет направление своего распространения, при переходе из одной среды в другую с разной оптической плотностью. Вода является оптически более плотной средой, чем воздух.

Построение хода лучей:

1. Обозначим реальное положение монетки на дне точкой S. Монетка является источником рассеянного света, поэтому из точки S во все стороны исходят световые лучи.

2. Рассмотрим два луча, исходящие из точки S и идущие вверх к поверхности воды. Пусть один луч падает на поверхность воды в точке A, а другой — в точке B.

3. В точках A и B проведем нормали (перпендикуляры) к поверхности воды. Угол между падающим лучом (например, SA) и нормалью называется углом падения $ \alpha $.

4. Когда лучи выходят из воды в воздух, они преломляются. Согласно закону преломления света, при переходе из оптически более плотной среды в менее плотную (из воды в воздух), луч света отклоняется от нормали. Это значит, что угол преломления $ \beta $ (угол между преломленным лучом и нормалью) будет больше угла падения $ \alpha $. Это можно записать с помощью закона Снеллиуса: $ n_{1} \sin(\alpha) = n_{2} \sin(\beta) $, где $ n_{1} $ и $ n_{2} $ — показатели преломления воды и воздуха соответственно. Поскольку $ n_{1} > n_{2} $ (показатель преломления воды около 1,33, а воздуха — около 1), то и $ \sin(\beta) > \sin(\alpha) $, что означает $ \beta > \alpha $.

5. Два преломленных луча, вышедшие из воды, будут расходящимися. Когда эти лучи попадают в глаз наблюдателя, мозг воспринимает их так, будто они распространялись по прямой из некоторой единой точки.

6. Чтобы найти эту точку, нужно мысленно продолжить преломленные лучи в обратном направлении (вниз, в воду) по прямой линии до их пересечения. Точка их пересечения, обозначим ее S', и будет являться видимым положением монетки.

В результате этого построения точка S' (мнимое изображение монетки) окажется выше точки S (реального положения монетки). Таким образом, глубина, на которой наблюдатель видит монетку, будет казаться меньше, чем настоящая глубина.

Ответ: Глаз будет видеть мнимое изображение монетки, которое расположено выше ее реального положения, то есть на меньшей глубине от поверхности воды.