ЕГЭ 2024. Физика. Отличный результат. Оптика. 15.4

[Александр Сакович]

15.4 (18.7). Пучок монохроматического света вошёл из воздуха в воду (см. рисунок). Что произошло в результате перехода света из воздуха в воду с периодом и длиной волны электромагнитных колебаний в световой волне?

 
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
1) увеличилась; 2) уменьшилась; 3) не изменилась.
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.

Источники:
1. ЕГЭ. Физика. Отличный результат / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2022. — 736 с. — (ЕГЭ. ФИПИ — школе).
2. ЕГЭ. Физика. Отличный результат / под ред. М. Ю. Демидовой. — Москва: Издательство «Национальное образование», 2024. — 496 с. — (ЕГЭ. Отличный результат. Учебная книга).

[Александр Сакович]

Анализ условия. 1) По условию луч проходит из воздуха (показатель преломления n₁ = 1) в стекло (показатель преломления n₂ > 1). Следовательно, показатель преломления n среды увеличился.

Теория. 1) Волна одной частоты называются монохроматической.
2) При переходе через границу раздела двух сред частота колебаний и период в монохроматической световой волне не изменяются, т.е. ν₁ = ν₂ и T₁ = T₂.
3) Скорость света в среде с показателем преломления n равна
\[\upsilon =\frac{c}{n}.\ \ \ (1)\]
4) Длина волны монохроматического света равна
\[\lambda =\upsilon \cdot T.\]
Тогда с учетом уравнения (1) получаем
\[\lambda =\frac{c\cdot T}{n}.\ \ \ (2)\]

Определим, как изменятся период T и длина λ волны электромагнитных колебаний в световой волне при изменении показателя преломления n среды.

Решение. 1) Определим, как изменится период T электромагнитных колебаний в световой волне при изменении показателя преломления n среды.
При переходе через границу раздела двух сред период T колебаний в монохроматической световой волне не изменился (см. теорию пункт 2).
Это соответствует изменению № 3.

2) Определим, как изменится длина λ волны электромагнитных колебаний в световой волне при изменении показателя преломления n среды.
Скорость c света в вакууме — это постоянная величина. При переходе через границу раздела двух сред период T колебаний так же не изменился (см. теорию пункт 2). Так как по условию показатель преломления n среды увеличился, то из уравнения (2) следует, что длина λ волны электромагнитных колебаний в световой волне уменьшилась.
Это соответствует изменению № 2.
Ответ: 32.