Лучи света тоже могут «ломаться»
Свет – одна из наиболее удивительных загадок природы. В своей жизни мы можем наблюдать различные эффектные оптические явления: радуга, верхние и нижние миражи, гало, паргелии, полярные сияния. При всей удивительности этих явлений каждое из них можно объяснить. Радуга обусловлена дисперсией света. Миражи связаны с преломлением света в атмосфере. Гало – светящееся кольцо вокруг источника света – вызвано интерференцией света. Паргелий – эффект «ложного солнца» – также вызван интерференцией света. Полярное сияние – свечение верхних слоёв атмосферы Земли, обладающей магнитосферой, – связано с их взаимодействием с заряженными частицами солнечного ветра. Кроме того, если в обычный стакан с водой поместить соломинку, то возникает ощущение, что она сломалась.
А если посмотреть на дно реки или озера, то оно будет казаться ближе к поверхности, чем на самом деле. Оба эти явления также связаны с преломлением света. Давайте попробуем разобраться, во сколько раз видимая глубина водоёма меньше настоящей.
Предположим, что на дне водоёма глубиной H = 1 м лежит небольшой предмет С, а мы смотрим на него практически перпендикулярно поверхности воды. Луч света CB от предмета C преломляется на поверхности воды и попадает в глаз наблюдателя, который видит изображение предмета D на некоторой глубине h. При этом выполняется закон преломления света:
где α – угол падения, β – угол преломления, n – показатель преломления воды (показатель преломления воздуха равен 1).
Так как ABC и ABD – прямоугольные треугольники с общим катетом AB, то:
Учитывая, что для воды n = 1,33, и для малых углов справедливо:
получаем:
Таким образом, видимая глубина водоёма в 1,33 раза меньше настоящей. Этот факт необходимо было учитывать древним людям, чтобы поймать рыбу руками или при помощи гарпуна.
По предложенному методу мы предлагаем вам решить задачу:
Рассчитайте координаты положения изображения небольшого предмета, лежащего на дне водоема глубиной H = 1м, если угол α равен 450. При расчете необходимо учитывать, что изображение сместится относительно предмета не только по вертикали, но и по горизонтали.
Автор: Матвеев К.В., методист ГМЦ ДО г.Москвы
Комментарии (0)