Задачи по физике 11 класс: закон преломления света

10 задач по физике для 11 класса по теме «Закон преломления света» — от простых к сложным, с ответами и подробными решениями. Решите задачу, введите ответ числом — сайт сразу проверит его. Если не получается, откройте решение: дано, формула, вычисление.

Задачи на закон преломления света

  1. Луч света переходит из воздуха в стекло с показателем преломления 1,5. Угол падения равен 30°. Определите угол преломления света. Ответ округлите до десятых градуса.

    Дано: n₁ = 1; n₂ = 1,5; α = 30°.

    Найти: β.

    Решение:

    По закону преломления света:

    n₁ · sin α = n₂ · sin β.

    Выразим синус угла преломления:

    sin β = (n₁ · sin α) / n₂.

    sin β = (1 · sin 30°) / 1,5 = 0,5 / 1,5 = 0,333.

    β = arcsin(0,333) ≈ 19,5°.

    Ответ: 19,5°.

  2. Луч света распространяется в стекле с показателем преломления 1,5 и падает на границу раздела стекла и воздуха. Определите предельный угол полного внутреннего отражения. Ответ округлите до десятых градуса.

    Дано: n₁ = 1,5; n₂ = 1.

    Найти: αпр.

    Решение:

    Предельный угол полного внутреннего отражения определяется условием, при котором угол преломления равен 90°.

    По закону преломления:

    n₁ · sin αпр = n₂ · sin 90°.

    sin αпр = n₂ / n₁ = 1 / 1,5 = 0,667.

    αпр = arcsin(0,667) ≈ 41,8°.

    Ответ: 41,8°.

  3. Солнечный луч падает на поверхность воды под углом 30° к перпендикуляру. Показатель преломления воды равен 1,33. Определите угол преломления луча в воде. Ответ округлите до десятых градуса.

    Дано: n₁ = 1; n₂ = 1,33; α = 30°.

    Найти: β.

    Решение:

    По закону преломления света:

    n₁ · sin α = n₂ · sin β.

    sin β = (n₁ · sin α) / n₂.

    sin β = (1 · 0,5) / 1,33 ≈ 0,376.

    β = arcsin(0,376) ≈ 22,0°.

    Ответ: 22,0°.

  4. Скорость света в вакууме равна 3 · 10⁸ м/с. Показатель преломления определённого сорта стекла равен 1,5. Определите скорость распространения света в этом стекле.

    Дано: c = 3 · 10⁸ м/с; n = 1,5.

    Найти: v.

    Решение:

    Показатель преломления связан со скоростью света формулой:

    n = c / v.

    Отсюда:

    v = c / n.

    Подставим значения:

    v = (3 · 10⁸) / 1,5 = 2 · 10⁸ м/с.

    Ответ: 200000000 м/с.

  5. Подводный исследователь направил световой луч из воздуха в воду под углом 45° к перпендикуляру. Показатель преломления воды равен 1,33. Определите угол, под которым луч распространяется в воде. Ответ округлите до десятых градуса.

    Дано: n₁ = 1; n₂ = 1,33; α = 45°.

    Найти: β.

    Решение:

    Используем закон преломления света:

    n₁ · sin α = n₂ · sin β.

    sin β = (n₁ · sin α) / n₂.

    sin β = sin 45° / 1,33 ≈ 0,7071 / 1,33 ≈ 0,5317.

    β = arcsin(0,5317) ≈ 32,1°.

    Ответ: 32,1°.

  6. Луч света переходит из воды в стекло. Показатель преломления воды равен 1,33, стекла — 1,5. Угол падения луча на границу раздела составляет 30°. Определите угол преломления в стекле. Ответ округлите до десятых градуса.

    Дано: n₁ = 1,33; n₂ = 1,5; α = 30°.

    Найти: β.

    Решение:

    По закону преломления света:

    n₁ · sin α = n₂ · sin β.

    sin β = (n₁ · sin α) / n₂.

    sin β = (1,33 · 0,5) / 1,5 = 0,4433.

    β = arcsin(0,4433) ≈ 26,4°.

    Ответ: 26,4°.

  7. Луч света переходит из воздуха в прозрачную жидкость. Угол падения равен 45°, а угол преломления — 30°. Определите показатель преломления жидкости относительно воздуха. Ответ округлите до сотых.

    Дано: n₁ = 1; α = 45°; β = 30°.

    Найти: n₂.

    Решение:

    По закону преломления света:

    n₁ · sin α = n₂ · sin β.

    Выразим показатель преломления жидкости:

    n₂ = (n₁ · sin α) / sin β.

    n₂ = sin 45° / sin 30°.

    n₂ = 0,7071 / 0,5 ≈ 1,414.

    Округляем до сотых: n₂ = 1,41.

    Ответ: 1,41.

  8. Дно бассейна находится на глубине 2,4 м. При наблюдении практически по перпендикуляру к поверхности воды дно кажется расположенным ближе к поверхности. Показатель преломления воды равен 1,2. Определите кажущуюся глубину бассейна. Считайте, что кажущаяся глубина равна действительной глубине, делённой на показатель преломления. Ответ дайте в метрах.

    Дано: h = 2,4 м; n = 1,2.

    Найти: hкаж.

    Решение:

    При наблюдении из воздуха практически по нормали к поверхности кажущаяся глубина определяется формулой:

    hкаж = h / n.

    Подставим значения:

    hкаж = 2,4 / 1,2 = 2 м.

    Ответ: 2 м.

  9. В оптическом волокне свет распространяется по сердцевине с показателем преломления 1,5. Показатель преломления оболочки равен 1,3. Определите предельный угол падения луча на границу сердцевины и оболочки, при котором начинается полное внутреннее отражение. Ответ округлите до десятых градуса.

    Дано: n₁ = 1,5; n₂ = 1,3.

    Найти: αпр.

    Решение:

    Полное внутреннее отражение возможно при переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную.

    На предельном угле угол преломления равен 90°.

    По закону преломления:

    n₁ · sin αпр = n₂ · sin 90°.

    sin αпр = n₂ / n₁.

    sin αпр = 1,3 / 1,5 ≈ 0,8667.

    αпр = arcsin(0,8667) ≈ 60,1°.

    Ответ: 60,1°.

  10. Световой луч переходит из воздуха в неизвестную прозрачную жидкость. Угол падения равен 60°, а угол преломления — 35°. Скорость света в вакууме равна 3 · 10⁸ м/с. Сначала определите показатель преломления жидкости по закону преломления света, затем найдите скорость света в жидкости. Ответ округлите до трёх значащих цифр.

    Дано: n₁ = 1; α = 60°; β = 35°; c = 3 · 10⁸ м/с.

    Найти: v.

    Решение:

    1. Найдём показатель преломления жидкости по закону преломления:

    n₁ · sin α = n₂ · sin β.

    n₂ = (n₁ · sin α) / sin β.

    n₂ = sin 60° / sin 35°.

    n₂ = 0,8660 / 0,5736 ≈ 1,510.

    2. Найдём скорость света в жидкости:

    n₂ = c / v.

    v = c / n₂.

    v = (3 · 10⁸) / 1,510 ≈ 1,9869 · 10⁸ м/с.

    Округляем до трёх значащих цифр:

    v = 1,99 · 10⁸ м/с.

    Ответ: 199000000 м/с.