Из стекла изготовлена полая выпуклая линза с очень топкими стопками, в полости которой находится воздух (такое устройство называют воздушной линзой). Как будет преломлять лучи воздушная линза, если полностью погрузить её в воду? Сделайте пояснительный чертёж.
от

1 Ответ

дано:
- Полая выпуклая линза изготовлена из стекла.
- Внутри линзы находится воздух.
- Линза полностью погружена в воду.

найти:
- Как будет преломлять лучи воздушная линза, когда она погружена в воду.

решение:
Полная система включает стекло, воздух и воду. Для определения поведения световых лучей в этой системе применим закон преломления света (закон Снеллиуса):
n1 * sin(θ1) = n2 * sin(θ2)
где:
- n1 - показатель преломления среды, из которой приходит свет (вода, n_water ≈ 1.33).
- n2 - показатель преломления среды, в которой находится линза (воздух, n_air ≈ 1).
- θ1 - угол падения.
- θ2 - угол преломления.

Так как линза состоит из стекла, у неё есть свойство преломлять свет. Однако, если линза полностью погружена в воду, то разность показателей преломления между стеклом и водой становится менее выраженной.

Показатель преломления стекла обычно составляет около n_glass ≈ 1.5. Это значит, что:
n_glass > n_water

При попадании света на границу между стеклом и водой происходит следующее:

1. Световой луч из воды (n_water) попадает в стекло (n_glass). Поскольку n_glass > n_water, луч будет преломляться в сторону нормали, при этом фокусное расстояние линзы уменьшится, и линза будет функционировать как собирающая.

2. При выходе луча из стекла обратно в воду, он будет снова преломляться в сторону нормали, но это уже не приведет к значительному изменению направления, так как среды имеют близкие показатели преломления.

Итого, воздушная линза, находясь в воде, продолжит действовать как собирающая линза, но с меньшей эффективностью по сравнению с тем, когда она находится в воздухе, так как разница в показателях преломления уменьшилась.

чертёж:
```
       |\
       | \
       |  \   Луч света
       |   \
     ----+----  (С)
         /|\
        / | \
       /  |  \
      /   |   \
     /    |    \
         (В)
```

где (С) - стекло, (В) - вода.

ответ:
При полной подаче в воду воздушная линза продолжает преломлять лучи, действуя как собирающая линза, однако её эффективность уменьшается из-за подобия показателей преломления стекла и воды.
от