Наблюдатель рассматривает сквозь стеклянную призму чёрную черту на белой бумаге. Что видит наблюдатель?

Для анализа данной задачи нужно использовать знания о свойствах света, законах преломления и свойствах стеклянной призмы.

Физические основы преломления света
Когда свет проходит через границу двух сред, его скорость изменяется, что приводит к изменению направления его распространения. Этот процесс называется преломлением. Угол преломления света определяется законом Снеллиуса:
n₁ * sin(θ₁) = n₂ * sin(θ₂),
где n₁ и n₂ — показатели преломления первой и второй среды соответственно, θ₁ — угол падения, θ₂ — угол преломления.

Свойства призмы
Призма — это прозрачное оптическое тело с определённой формой, чаще всего треугольной. При прохождении света через призму, он преломляется на её границах, отклоняясь от первоначального направления. Призма также способна раскладывать белый свет в спектр (разложение на составляющие цвета), благодаря различию показателей преломления для световых волн разной длины (дисперсия света).

Проход светового луча через призму
Когда световой луч входит в призму, он преломляется на первой границе. Затем, проходя через материал призмы, он снова преломляется на второй границе и выходит наружу, отклоняясь от первоначального направления. Это отклонение зависит от углов призмы, показателя преломления стекла и длины волны света.

Что происходит с чёрной чертой на белом фоне?
1. Белая бумага отражает свет, который попадает на её поверхность. Белый свет состоит из всех цветов спектра — от фиолетового до красного.
2. Чёрная черта поглощает свет, поэтому свет, исходящий от этой области, практически отсутствует (или его интенсивность значительно меньше).
3. Стеклянная призма заставляет световые лучи, исходящие от белой бумаги, преломляться и отклоняться. Белый свет, проходя через призму, может раскладываться в спектр, если условия позволяют заметить этот эффект.
4. Свет, исходящий от области с чёрной чертой, либо совсем отсутствует, либо также преломляется, но с меньшей интенсивностью.

Что видит наблюдатель?
Когда наблюдатель смотрит на белую бумагу через призму, изображение чёрной черты может измениться. Оно может сместиться из−за преломления света, а белый фон бумаги может приобрести спектральные цвета — радугу — в зависимости от угла зрения, свойств призмы и условий освещения. Черта при этом остаётся чёрной, но её положение может быть визуально искажено или смещено.

Таким образом, через призму наблюдатель видит искажённое изображение чёрной черты и белой бумаги, возможно с проявлением спектральных цветов вокруг.