При заполнении пространства между стеклянными пластинами водой происходит изменение показателей преломления для двух сред: между стеклом и воздухом (или вакуумом) и между стеклом и водой.
1. Полное внутреннее отражение происходит, когда луч света переходит из более плотной среды (стекло) в менее плотную среду (воздух) под углом, превышающим критический угол. Критический угол определяется соотношением:
sin(θc) = n2/n1,
где n2 — показатель преломления воздуха, n1 — показатель преломления стекла.
2. Когда пространство между пластинами заполняется водой, показатель преломления воды (n ≈ 4/3) становится меньше показателя преломления стекла, но все еще больше, чем у воздуха. Это означает, что теперь свет переходит из стекла в воду, а не в воздух.
3. В результате этого перехода критический угол изменяется. Теперь, если луч света падает на границу стекло-вода под углом, превышающим новый критический угол, он будет отражаться внутри стекла, а не выходить в воду.
4. Таким образом, направление распространения отраженного луча изменяется, так как условия для полного внутреннего отражения стали другими. Если ранее луч мог покинуть стекло в воздух, то при заполнении водою он теперь может быть полностью отражен, что приводит к изменению направления отраженного луча.
Таким образом, наблюдаемое явление объясняется изменением условий полного внутреннего отражения из-за изменения среды между стеклянными пластинами.