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.