Луч света падает из воздуха на стеклянный шар под углом α1 = 30° (рис. 140). Определите: а) под каким углом γ1 луч света выходит из шара; б) на какой угол от первоначального направления распространения отклоняется луч при прохождении через шар. Абсолютный показатель преломления стекла n = 1,46.
от

1 Ответ

Дано:
- Угол падения α1 = 30°
- Абсолютный показатель преломления стекла n = 1,46
- Показатель преломления воздуха n_воздуха ≈ 1

Найти:
а) угол γ1, под которым луч света выходит из шара;
б) угол отклонения луча от первоначального направления.

Решение:

1. Используем закон Снелли для определения угла преломления β1 при переходе из воздуха в стекло:
   n_воздуха * sin(α1) = n_стекла * sin(β1)

Подставим известные значения:
   1 * sin(30°) = 1,46 * sin(β1)
   
Зная, что sin(30°) = 0,5, получаем:
   0,5 = 1,46 * sin(β1)

Теперь выразим sin(β1):
   sin(β1) = 0,5 / 1,46
   sin(β1) ≈ 0,3425

Теперь найдем угол β1:
   β1 = arcsin(0,3425)

Приблизительно:
   β1 ≈ 20,1°

2. Теперь определим угол γ1 при выходе из стекла в воздух. Для этого снова применяем закон Снелли:
   n_стекла * sin(β1) = n_воздуха * sin(γ1)

Подставим известные значения:
   1,46 * sin(20,1°) = 1 * sin(γ1)

Сначала найдем sin(20,1°):
   sin(20,1°) ≈ 0,3420

Теперь подставим значение в формулу:
   1,46 * 0,3420 = sin(γ1)
   sin(γ1) ≈ 0,4999

Теперь найдем угол γ1:
   γ1 = arcsin(0,4999)

Приблизительно:
   γ1 ≈ 30°

3. Теперь находим угол отклонения Δ между первоначальным направлением и направлением выхода луча:
   Δ = (α1 - γ1)

Подставляем значения:
   Δ = 30° - 30° = 0°

Ответ:
а) угол γ1 ≈ 30°;
б) угол отклонения луча Δ = 0°.
от