Геометрическая… — Задание 15 ЕГЭ по физике №00017275

Идея

Чем «плотнее» стекло (больше показатель преломления $n$), тем сильнее оно тормозит и «прижимает» свет. Посмотрим, как это растягивание/сжатие отражается на трёх величинах.

Шаг 1. Длина волны в стекле

В среде длина волны $\lambda_{\text{ст}}=\dfrac{\lambda_0}{n}$, где $\lambda_0$ — длина волны в вакууме (она фиксирована, ведь частота от источника не меняется). Увеличиваем $n$ — дробь уменьшается, значит, длина волны в стекле уменьшится — вариант 2.

Шаг 2. Угол преломления (луч выходит из стекла в воздух)

Закон преломления для перехода стекло→воздух: $n\sin\alpha=\sin\beta$, где $\alpha$ — фиксированный угол падения в стекле, $\beta$ — угол преломления в воздухе. Увеличиваем $n$ — правая часть $\sin\beta$ растёт, значит, угол преломления $\beta$ увеличится — вариант 1.

Шаг 3. Угол полного внутреннего отражения

Предельный угол находится из условия $\sin\alpha_{\text{пр}}=\dfrac{1}{n}$. Увеличиваем $n$ — синус уменьшается, значит, и сам предельный угол уменьшится — вариант 2.