Как решать задачи на преломление света и показатель преломления в ЕГЭ?
В оптике есть задачи на преломление света и закон Снеллиуса. Не помню формулу и не понимаю, что такое показатель преломления и полное внутреннее отражение. Как решать задачи на преломление света?
2 ответа
Преломление описывает закон Снеллиуса:
n₁·sin α = n₂·sin β
gде α — угол падения, β — угол преломления (оба от перпендикуляра к границе), n₁ и n₂ — показатели преломления сред.
Показатель преломления n = c/v показывает, во сколько раз свет в среде медленнее, чем в вакууме (c = 3·10⁸ м/с). Для вакуума/воздуха n ≈ 1, для воды ≈ 1,33, для стекла ≈ 1,5.
Относительный показатель: n₂₁ = n₂/n₁ = sin α/sin β = v₁/v₂.
Логика преломления:
- Свет идёт из менее плотной в более плотную среду (n растёт) → луч приближается к перпендикуляру (β < α).
- Из плотной в менее плотную (n падает) → луч удаляется от перпендикуляра.
Полное внутреннее отражение: при переходе из плотной среды в менее плотную, если угол падения больше предельного sin αпр = n₂/n₁, свет полностью отражается (на этом работают оптоволокно и призмы).
Пример. Свет из воздуха (n₁=1) в стекло (n₂=1,5) под углом α = 30°.
sin β = sin 30°/1,5 = 0,5/1,5 = 0,333 → β ≈ 19,5°. Луч приблизился к перпендикуляру.
Частые ошибки: отсчитывают углы от поверхности, а не от перпендикуляра; путают, какой n у какой среды.
Важно: углы в законе преломления всегда отсчитываются от НОРМАЛИ (перпендикуляра к границе), а не от самой поверхности. Если в задаче дан угол к поверхности, переведи: угол к нормали = 90° − угол к поверхности. И запомни направление: в более плотную среду (больше n) луч поджимается к нормали. Полное внутреннее отражение возможно ТОЛЬКО при выходе из плотной среды в менее плотную (например, из стекла в воздух), но не наоборот.