Тест по физике 11 класс: закон преломления света

Что нужно знать

Преломление света — это изменение направления распространения светового луча при переходе из одной прозрачной среды в другую. Оно происходит из-за изменения скорости распространения света в разных средах. Закон преломления гласит: падающий луч, преломлённый луч и перпендикуляр к границе раздела сред, восстановленный в точке падения, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления равно относительному показателю преломления второй среды относительно первой: sin α / sin β = n₂ / n₁, где α — угол падения, β — угол преломления, n₁ и n₂ — показатели преломления первой и второй сред соответственно. Показатель преломления среды определяется формулой n = c / v, где c — скорость света в вакууме (м/с), а v — скорость света в среде (м/с); показатель преломления является безразмерной величиной. При переходе света в оптически более плотную среду луч отклоняется к перпендикуляру, а при переходе в оптически менее плотную — от перпендикуляра. Например, ложка в стакане с водой кажется изогнутой из-за преломления света на границе воды и воздуха. Типичная ошибка учеников — измерение углов падения и преломления относительно поверхности раздела сред, а не относительно перпендикуляра к ней.

Тест: 12 вопросов

Выберите ответ в каждом вопросе и нажмите «Проверить ответы» — появятся правильные ответы и пояснения.

1. Что называют преломлением света?
- Изменение направления распространения света при переходе из одной среды в другую
- Поглощение световой энергии веществом без изменения направления луча
- Возвращение света в исходную среду после падения на границу раздела
- Распространение света только по прямой линии в любой среде
Преломление происходит при переходе света между средами, в которых его скорость распространения различается.
2. Относительный показатель преломления второй среды относительно первой равен:
- n₁ + n₂
- n₂ / n₁
- n₁ / n₂
- n₁ − n₂
Относительный показатель преломления второй среды относительно первой равен отношению показателя преломления второй среды к показателю преломления первой.
3. В каких единицах СИ измеряется показатель преломления света?
- В метрах в секунду
- В метрах
- Показатель преломления не имеет единицы измерения
- В секундах
Показатель преломления n = c / v является отношением двух скоростей, поэтому он безразмерный.
4. Как изменяется направление светового луча при переходе из воздуха в стекло?
- Луч отклоняется от перпендикуляра к границе раздела сред
- Луч всегда распространяется вдоль границы раздела сред
- Луч обязательно отражается обратно в воздух
- Луч отклоняется к перпендикуляру к границе раздела сред
Стекло является оптически более плотной средой по сравнению с воздухом, поэтому при наклонном падении луч преломляется к перпендикуляру.
5. Какое явление объясняет кажущееся смещение монеты на дне стакана с водой?
- Преломление света
- Поглощение света
- Отражение света
- Дисперсия света
Свет от монеты меняет направление при переходе из воды в воздух, поэтому наблюдатель видит её кажущееся положение выше действительного.
6. Скорость света в некоторой прозрачной среде равна 2 · 10⁸ м/с. Определите показатель преломления этой среды. Скорость света в вакууме равна 3 · 10⁸ м/с.
- 0,67
- 1,5
- 6
- 2
Используем формулу n = c / v. n = (3 · 10⁸) / (2 · 10⁸) = 1,5.
7. Угол падения света на границу раздела двух сред равен 30°, а угол преломления — 45°. Чему равен относительный показатель преломления второй среды относительно первой?
- 2
- √2
- √2 / 2
- 1
По закону преломления n₂ / n₁ = sin α / sin β. Получаем sin 30° / sin 45° = 0,5 / (√2 / 2) = √2 / 2.
8. Угол преломления света равен 30°, а относительный показатель преломления второй среды относительно первой равен 2. Найдите угол падения.
- 15°
- 30°
- 45°
- 90°
По закону преломления sin α / sin 30° = 2. Следовательно, sin α = 2 · 0,5 = 1, откуда α = 90°.
9. Свет переходит из среды с показателем преломления 1,2 в среду с показателем преломления 1,5. Как изменится скорость света?
- Уменьшится в 1,25 раза
- Увеличится в 1,25 раза
- Увеличится в 1,5 раза
- Не изменится
Скорость света v = c / n. Отношение начальной скорости к конечной равно 1,5 / 1,2 = 1,25, поэтому скорость уменьшится в 1,25 раза.
10. Как расположены падающий луч, преломлённый луч и перпендикуляр к границе раздела сред в точке падения?
- Падающий и преломлённый лучи всегда направлены вдоль границы раздела
- Они лежат в одной плоскости
- Они всегда взаимно перпендикулярны
- Они лежат в двух параллельных плоскостях
Это одно из основных положений закона преломления света.
11. Луч света падает из воздуха на поверхность воды под углом 60° к перпендикуляру. Показатель преломления воды равен 1,5, показатель преломления воздуха примите равным 1. Чему примерно равен угол преломления?
- 75°
- 45°
- 35°
- 60°
По закону преломления sin β = (n₁ / n₂) · sin α = (1 / 1,5) · sin 60° ≈ 0,577. Следовательно, β ≈ 35°.
12. Свет падает из воздуха на плоскую границу прозрачной среды перпендикулярно её поверхности. Как изменится направление распространения луча после перехода в другую среду?
- Луч отклонится от перпендикуляра
- Луч изменит направление на противоположное
- Луч отклонится к перпендикуляру
- Луч продолжит распространяться по прежнему направлению без изменения
При перпендикулярном падении угол падения равен нулю. По закону преломления угол преломления также равен нулю, поэтому направление луча не изменяется.