Rezolvare:
Identificarea fenomenului optic și a datelor cunoscute
La suprafața de separare dintre două medii transparente diferite (aer și apă), raza de lumină suferă fenomenul de refracție.
Cunoaștem indicii de refracție ai celor două medii:
\[ n_1 = n_{aer} = 1 \]
\[ n_2 = n_{apă} = 1,33 \]
Aplicarea legii refracției (Legea Snell-Descartes)
Legea a II-a a refracției este dată de formula:
\[ n_1 \sin i = n_2 \sin r \]
unde:
- \( i \) este unghiul de incidență (format de raza incidentă cu normala la suprafață);
- \( r \) este unghiul de refracție (format de raza refractată cu normala la suprafață).
Compararea indicilor de refracție și a unghiurilor
Deoarece \( n_1 < n_2 \) (\( 1 < 1,33 \)), lumina trece dintr-un mediu mai puțin dens optic într-un mediu mai dens optic.
Din relația:
\[ \sin r = \frac{n_1}{n_2} \sin i \]
rezultă că:
\[ \sin r < \sin i \]
Pentru unghiuri ascuțite, funcția sinus este strict crescătoare, deci:
\[ r < i \]
Concluzie
Unghiul de refracție \( r \) este mai mic decât unghiul de incidență \( i \), ceea ce înseamnă că raza refractată se apropie de normală.
Varianta corectă este d).