ID: 00017727
Луч света падает из воздуха на плоскопараллельную стеклянную пластинку (см. рисунок). Пластинка расположена горизонтально, луч приходит сверху слева. Выходя из пластинки, луч смещается параллельно самому себе на расстояние $h$.
Пластинку поворачивают по часовой стрелке на угол $5^\circ$ (луч-источник остаётся прежним). Определите, как в результате этого изменятся угол преломления луча при переходе из воздуха в стекло и величина смещения луча $h$.
Для каждой величины определите соответствующий характер изменения:
Запишите в таблицу выбранные цифры для каждой физической величины. Цифры в ответе могут повторяться.
Источник: ФИПИ
Сам падающий луч не трогаем — он приходит сверху слева. Поворачиваем пластинку, а вместе с ней её нормаль. Значит изменится угол падения (между неподвижным лучом и повернувшейся нормалью), а за ним по закону преломления и угол преломления, и смещение.
Луч приходит слева сверху, нормаль к верхней грани сначала вертикальна. Поворот пластинки по часовой стрелке наклоняет верхний конец нормали вправо — то есть в сторону от источника, который слева. Значит угол между лучом и нормалью растёт: угол падения увеличивается.
По закону преломления $\sin\gamma=\dfrac{\sin\alpha}{n}$, где $\alpha$ — угол падения, $\gamma$ — угол преломления, $n$ — показатель преломления стекла (постоянный). Раз $\alpha$ вырос, то и $\sin\gamma$ вырос, значит угол преломления $\gamma$ увеличивается (1).
Для плоскопараллельной пластинки смещение $h=d\,\dfrac{\sin(\alpha-\gamma)}{\cos\gamma}$, где $d$ — толщина. С ростом угла падения эта величина растёт (чем «косее» падает луч, тем сильнее его уводит вбок). Значит смещение $h$ тоже увеличивается (1).
Подвох: важно сообразить, что поворот именно увеличивает угол падения (нормаль уходит от источника). Дальше всё растёт следом.