Номер 1, страница 129 - гдз по физике 11 класс учебник Жилко, Маркович

1. Нарисуйте ход светового луча в плоскопараллельной пластинке.

1.

Решение

Плоскопараллельная пластинка представляет собой прозрачное тело, ограниченное двумя параллельными плоскими поверхностями. Прохождение светового луча через такую пластинку сопровождается двукратным преломлением на ее границах.

Рассмотрим ход луча, падающего из среды с показателем преломления $n_1$ (например, воздух) на пластинку с показателем преломления $n_2$ (например, стекло), где $n_2 > n_1$. После прохождения пластинки луч снова выходит в среду с показателем преломления $n_1$.

1. Первое преломление. На границе раздела "среда 1 – пластинка" падающий луч преломляется. Угол падения луча (угол между падающим лучом и нормалью к поверхности) обозначим как $\alpha$. Угол преломления (угол между преломленным лучом и нормалью) обозначим как $\beta$. Согласно закону преломления света (закону Снеллиуса), справедливо соотношение:
$n_1 \sin\alpha = n_2 \sin\beta$
Поскольку луч переходит в оптически более плотную среду ($n_2 > n_1$), он отклоняется к нормали, то есть угол преломления меньше угла падения ($\beta < \alpha$).

2. Прохождение внутри пластинки. Внутри пластинки преломленный луч распространяется прямолинейно до второй границы раздела. Так как грани пластинки параллельны, нормаль ко второй поверхности параллельна нормали к первой. Поэтому луч подходит ко второй границе под тем же углом $\beta$.

3. Второе преломление. На границе "пластинка – среда 1" луч снова преломляется, выходя из пластинки. Угол падения на эту границу равен $\beta$. Угол, под которым луч выходит из пластинки, обозначим как $\gamma$. Закон Снеллиуса для этой границы имеет вид:
$n_2 \sin\beta = n_1 \sin\gamma$

Сравнивая уравнения для обеих границ, получаем: $n_1 \sin\alpha = n_1 \sin\gamma$, откуда следует, что $\sin\alpha = \sin\gamma$. Это означает, что угол выхода луча из пластинки равен первоначальному углу падения: $\gamma = \alpha$.

Таким образом, луч света, прошедший через плоскопараллельную пластинку, выходит из нее в направлении, параллельном первоначальному, но со смещением. Это боковое смещение ($d$) зависит от толщины пластинки, ее показателя преломления и угла падения.

Схематически ход луча изображен на рисунке ниже:

Ответ: При прохождении через плоскопараллельную пластинку световой луч испытывает двукратное преломление. В результате вышедший из пластинки луч оказывается параллельным падающему лучу, но смещенным относительно него на некоторое расстояние.