ЕГЭ 2024. Физика. Отличный результат. Оптика 14.7

[Александр Сакович]

14.7 (17.10). Школьник, изучая законы геометрической оптики, провёл опыт по преломлению света (см. рисунок). Для этого он направил узкий пучок света на стеклянную пластину.

Пользуясь приведённой таблицей, выберите из приведённого ниже списка все правильные утверждения.

1) Угол падения равен 70°.
2) Показатель преломления стекла примерно равен 1,22.
3) Угол преломления равен 50°.
4) В воздухе скорость светового луча больше, чем в стекле.
5) Угол отражения равен 60°.
Ответ: ____.

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]

Теория. 1) Закон преломления
\[n_1\cdot \sin \alpha =n_2\cdot \sin \gamma .\ \ \ (1)\]
2) Скорость света в среде с показателем преломления n равна
\[\upsilon =\frac{c}{n}.\ \ \ (2)\]

Анализ условия. 1) По условию луч проходит из воздуха (показатель преломления n₁ = 1) в стекло (показатель преломления n₂ > 1).
2) По условию угол падения и угол отражения α = β = 70° (70° = 90° – 20° — угол между падающим лучом и перпендикуляром к точке падения).
3) По условию угол преломления α = 40° (40° = 90° – 50° — угол между преломленным лучом и перпендикуляром к точке падения).

Решение. Проверим каждое утверждение.
1) Угол падения α равен 70°.
По условию угол падения α = 70° (см. анализ условия пункт 2).
Утверждение № 1 верное.

2) Показатель преломления стекла n₂ примерно равен 1,22.
По условию показатель преломления воздуха n₁ = 1, угол падения α = 70°, угол преломления γ = 40° (см. анализ условия пункты 1-3). Тогда из уравнения (1), с учетом значений синуса из таблицы условия, получаем
\[n_2=\frac{n_1 \cdot \sin \alpha }{\sin \gamma },\ \ n_2=\frac{1\cdot \sin 70^\circ }{\sin 40^\circ }=\frac{0,94}{0,64}\approx 1,47.\]
Утверждение № 2 неверное.

3) Угол преломления γ равен 50°.
По условию угол преломления γ = 40° (см. анализ условия пункт 3).
Утверждение № 3 неверное.

4) В воздухе скорость υ₁ светового луча больше, чем в стекле υ₂.
Из уравнения (2) следует, что чем меньше показатель преломления среды n, тем больше скорость υ. Показатель преломления воздуха n₁ меньше показателя преломления стекла n₂. Поэтому скорость υ₁ светового луча в воздухе больше, чем в стекле υ₂.
Утверждение № 4 верное.

5) Угол отражения β равен 60°.
По условию угол отражения β = 70° (см. анализ условия пункт 2).
Утверждение № 5 неверное.
Ответ: 14.