Меню

Преломление света это изменение направления



Преломление света

В предыдущих параграфах мы изучили явление отражения света. Познакомимся теперь со вторым явлением, при котором лучи меняют направление своего распространения. Это явление – преломление света на границе раздела двух сред. Взгляните на чертежи с лучами и аквариумом в § 14-б. Луч, выходящий из лазера, был прямолинейным, но, дойдя до стеклянной стенки аквариума, луч изменил направление – преломился.

Преломлением света называют изменение направления луча на границе раздела двух сред, при котором свет переходит во вторую среду (сравните с отражением). Например, на рисунке мы изобразили примеры преломления светового луча на границах воздуха и воды, воздуха и стекла, воды и стекла.

Из сравнения левых чертежей следует, что пара сред «воздух-стекло» преломляет свет сильнее, чем пара сред «воздух-вода». Из сравнения правых чертежей видно, что при переходе из воздуха в стекло свет преломляется сильнее, чем при переходе из воды в стекло. То есть, пары сред, прозрачные для оптических излучений, обладают различной преломляющей способностью, характеризующейся относительным показателем преломления. Он вычисляется по формуле, указанной на следующей странице, поэтому может быть измерен экспериментально. Если в качестве первой среды выбран вакуум, то получаются значения:

Вакуум 1 Вода 1,33
Воздух 1,0003 Глицерин 1,47
Лёд 1,31 Стекло 1,5 – 2,0

Эти значения измерены при 20 °С для жёлтого света. При другой температуре или другом цвете света показатели будут иными (см. § 14-з). При качественном рассмотрении таблицы отметим: чем больше показатель преломления отличается от единицы, тем больше угол, на который отклоняется луч, переходя из вакуума в среду. Поскольку показатель преломления воздуха почти не отличается от единицы, влияние воздуха на распространение света практически незаметно.

Закон преломления света. Чтобы рассмотреть этот закон, введём определения. Угол между падающим лучом и перпендикуляром к границе раздела двух сред в точке излома луча назовём углом падения ( a ). Аналогично, угол между преломлённым лучом и перпендикуляром к границе раздела двух сред в точке излома луча назовём углом преломления ( g ).

При преломлении света всегда выполняются закономерности, составляющие закон преломления света: 1. Луч падающий, луч преломлённый и перпендикуляр к границе раздела сред в точке излома луча лежат в одной плоскости. 2. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления – постоянная величина, не зависящая от углов:

n – относительный показатель преломления
a – угол падения луча
g – угол преломления луча

Применяют и качественную трактовку закона преломления света: при переходе света в оптически более плотную среду луч отклоняется к перпендикуляру к границе раздела сред. И наоборот.

Принцип обратимости световых лучей. При отражении или преломлении света падающий и отражённый лучи всегда можно поменять местами. Это означает, что ход лучей не изменится, если изменить их направления на противоположные. Многочисленные опыты подтверждают: при этом «траектория» хода лучей не меняется (см. чертёж).

Читайте также:  Лунный свет прольет страданье пробудит печаль

Источник

ПРЕЛОМЛЕ́НИЕ СВЕ́ТА

  • В книжной версии

    Том 27. Москва, 2015, стр. 427

    Скопировать библиографическую ссылку:

    ПРЕЛОМЛЕ́НИЕ СВЕ́ТА, из­ме­не­ние на­прав­ле­ния рас­про­стра­не­ния све­та в не­од­но­род­ной сре­де (с из­ме­няю­щим­ся в про­стран­ст­ве по­ка­за­те­лем пре­лом­ле­ния) или при про­хо­ж­де­нии рез­кой гра­ни­цы двух сред; обу­слов­ле­но из­ме­не­ни­ем фа­зо­вой ско­ро­сти све­та в сре­де или при пе­ре­хо­де гра­ни­цы сред. Стро­го го­во­ря, П. с. все­гда со­про­во­ж­да­ет­ся ди­фрак­ци­ей и в чис­том ви­де его мож­но вы­де­лить толь­ко в при­бли­же­нии гео­мет­ри­че­ской оп­ти­ки , в ко­то­рой су­ще­ст­ву­ет по­ня­тие све­то­во­го лу­ча. Со­глас­но Фер­ма прин­ци­пу , свет все­гда вы­би­ра­ет крат­чай­шую по вре­ме­ни тра­ек­то­рию ме­ж­ду дву­мя уда­лён­ны­ми точ­ка­ми про­стран­ст­ва. При про­хо­ж­де­нии гра­ди­ент­но не­од­но­род­ной сре­ды свет из­ги­ба­ет­ся на не­од­но­род­но­стях, лу­чи ис­крив­ля­ют­ся в сто­ро­ну боль­ше­го по­ка­за­те­ля пре­лом­ле­ния, что, напр., в про­гре­той ат­мо­сфе­ре пус­ты­ни при­во­дит к по­яв­ле­нию ми­ра­жей . Та­кие яв­ле­ния опи­сы­ва­ют­ся гео­мет­рич. оп­ти­кой не­од­но­род­ных сред (см. Реф­рак­ция све­та ).

    Источник

    Закон преломления света. Полное внутреннее отражение

    Разделы: Физика

    Цели урока:

    • Организация продуктивной деятельности школьников, направленной на достижение ими результатов:
    • Предметных: выяснить природу преломления света и полного внутреннего отражения, продолжение работы по формированию навыков экспериментальной работы, навыков работы в группе; умение решать задачи.
    • Метапредметных: умение мыслить, наблюдать, сравнивать, сопоставлять, делать выводы на основе эксперимента, применять теоретические знания для решения задач; подчеркнуть взаимосвязь с другими науками, развивать интерес к предмету.
    • Личностных: развивать культуру общения и культуру ответа на вопрос, повышать познавательную активность, стимулировать способность иметь собственное мнение, поиск и устранение причин возникших трудностей, поддерживать интерес к предмету.

    Оборудование: стеклянные пластинки, иголки, картонки, проектор, экран, компьютер.

    План урока:

    1. Организационный момент-1 мин.
    2. Фронтальный опрос учащихся-5 мин.
    3. Самостоятельная работа-6
    4. Объяснение нового материала-7
    5. Лабораторная работа-7
    6. Решение задачи-6
    7. Полное внутреннее отражение-10
    8. Домашнее задание-1
    9. Рефлексия-2

    Ход урока

    I. Организационный момент

    II. Фронтальный опрос учащихся с целью проверки усвоения материала (слайд 2)

    1. Сформулируйте принцип Гюйгенса.
    2. Что такое световой луч?
    3. Что происходит со световым лучом при его распространении в среде?
    4. Что происходит со световым лучом на границе раздела сред?
    5. Сформулируйте закон отражения света.
    6. Нарисуйте на доске световой луч, падающий на отражающую поверхность; угол падения; нарисуйте отраженный луч, угол отражения.
    7. Объясните обратимость лучей.
    8. Какие два вида отражений вам известны?
    9. Начертить на доске диффузное и зеркальное отражение

    III. Самостоятельная работа

    Самостоятельная работа проводится дифференцировано: один ряд решает тестовые задания, второй — задачи, третий ряд — задачу из 10 класса на повторение.

    I ряд — тест

    Тест по теме «Закон отражения»

    1 вариант

    1. В однородной прозрачной среде свет распространяется

    2. На границе раздела двух сред свет частично

    1) отражается, 2) преломляется, 3) отражается и преломляется

    3. При переходе из вакуума в среду скорость света

    1) уменьшается в п раз, 2) увеличивается в п раз, 3) не изменяется.

    4. Человек стоял перед зеркалом, затем отошел от него на расстояние 1 м. На сколько увеличилось при этом расстояние между человеком и его изображением.

    Читайте также:  Сколько тариф за свет плита

    5. Луч света падает на поверхность зеркала под углом 30 градусов к горизонту, чему равен угол отражения?

    2 вариант

    1. Скорость распространения электромагнитных вол в вакууме равна:

    1) 200 км/ч 2) 300000000 м/с 3)301 м/с

    1) Электромагнитные волны, способные вызывать у человека зрительные ощущения;

    2) волны, которые распространяются только в пределах прямой видимости;

    3) линия, вдоль которой распространяется энергия световой волны.

    3. Назовите явления, вызванные прямолинейным распространением света.

    1) отражение и преломление света; 2) образование тени и полутени от точечных и протяженных источников

    4. Угол падения луча равен 25 градусов. Чему равен угол между падающим и отраженным лучами?

    5. Человек стоял перед зеркалом, затем отошел от него на расстояние 1,5 м. На сколько увеличилось при этом расстояние между человеком и его изображением.

    II ряд — задачи

    Закон отражения света.

    Вариант №1

    1. Угол между падающим лучом и отраженным лучом 60°. Чему равен угол падения? Начертить в тетради.

    2. Построить в тетради отраженный луч.

    Вариант №2

    Угол между падающим лучом и отраженным лучом 45°. Чему равен угол падения? Начертить в тетради.

    Будут ли параллельны отраженные лучи?

    III ряд — разбираем одну задачу на повторение (слайд 3)

    IV. Объяснение нового материала (слайд 4-6)

    Изменение направления распространения света при его прохождении через границу раздела двух сред называется преломлением света.

    Закон преломления света был открыт экспериментально Снеллиусом:

    а) падающий луч, луч преломленный и перпендикуляр, восставленный в точке падения, лежат в одной плоскости.

    б) отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух данных сред:

    Показатель преломления среды относительно вакуума называют абсолютным показателем преломления этой среды.

    Абсолютный показатель преломления определяется скоростью распространения света в данной среде, которая зависит от физического состояния среды, т. е. от температуры вещества, его плотности, наличия в нем упругих напряжений. Показатель преломления зависит также и от характеристик самого света. Для красного света он меньше, чем для зеленого, а для зеленого меньше, чем для фиолетового.

    Т.о. преломление света объясняется изменением скорости распространения света при его переходе из одной среды в другую.

    Из двух сред та, в которой скорость света меньше, называется оптически более плотной, а та, в которой скорость света больше, — оптически менее плотной. Например, вода является оптически более плотной средой, чем воздух, а стекло — оптически более плотной средой, чем вода.

    V. Лабораторная работа «Определение показателя преломления стекла» (слайд 7)

    VI. Решение задачи (слайд 8)

    Луч света падает на плоскопараллельную стеклянную пластинку под углом 60°. Какова толщина пластинки, если при выходе из нее луч сместился на 20 мм?

    Читайте также:  Переделка света фар правый руль

    VII. Полное внутреннее отражение (слайд 9)

    Видео полного внутреннего отражения

    Если падающий луч направлен из оптически более плотной среды в оптически менее плотную (например, из воды в воздух), n2,1 преломление света невозможно, значит луч полностью отразится.

    Угол падения называется предельным углом полного отражения(слайд 10)

    Полное внутреннее отражение — явление отражения света от оптически менее плотной среды, при котором преломление отсутствует, а интенсивность отраженного света практически равна интенсивности падающего.

    Явление полного внутреннего отражения используется, например, в световодах при передаче световых сигналов по тонким стеклянным нитям -световодам.(«волоконная оптика»). Световод представляет собой стеклянное волокно цилиндрической формы, покрытое оболочкой из прозрачного материала с меньшим , чем у волокна показателем преломления За счет многократного полного отражения свет может быть направлен по любому (прямому или изогнутому) пути.

    Волоконно-оптические устройства используются в медицине в качестве эндоскопов — зондов, вводимых в различные внутренние органы для непосредственного визуального наблюдения.

    В технике световоды применяются для освещения недоступных мест, а также для передачи сигналов на большие расстояния. Модулируя световой пучок, идущий по световоду, можно по нему на значительные расстояния передавать информацию — речь, музыку, изображения, информацию от ЭВМ и т. п.

    Видео волоконо-оптический кабель (слайд 11)

    Достоинство оптических каналов связи — возможность пере дачи по одному световоду в сотни и тысячи раз большего объема информации, чем по металлическим проводам. Кроме того, оптический канал связи помехоустойчив, он не реагирует ни на какие внешние воздействия. Наконец, замена металлических проводов световодами дает огромную экономию дорогостоящих цветных металлов. Полное внутреннее отражение используется в призматических биноклях, перископах, зеркальных фотоаппаратах, а также в световращателях (катафотах), обеспечивающих безопасную стоянку и движение автомобилей.

    VIII. Домашнее задание (слайд 12)

    2. Трехуровневое задание. Рымкевич Сборник задач:

    3. Экспериментальное задание: положить на дно чайной чашки монету, затем расположить ее перед собой так, чтобы края чашки закрывали ее дно. Если не меняя взаимного расположения чашки и глаз, налить в нее воду, то монета становится видимой. Почему?

    IX. Рефлексия (слайд 13)

    Попробуйте оценить свою работу на уроке по 10-балльной шкале.

    1. Как я усвоил материал?

    • Получил прочные знания, усвоил весь материал — 9 — 10 баллов.
    • Усвоил новый материал частично — 7 — 8 баллов.
    • Мало, что понял, необходимо еще поработать — 4 — 5 баллов.

    2. Как я работал? Где допустил ошибки? Удовлетворен ли своей работой?

    • Со всеми заданиями справился сам, удовлетворен своей работой — 9 — 10 баллов.
    • Допустил ошибки — 7 — 8 баллов.
    • Не справился 4 — 6 баллов.

    3. Как работала подгруппа?

    • Дружно, совместно разбирали задания — 9 — 10 баллов.
    • Работа была вялая, неинтересная, много ошибок — 4 — 5 баллов.

    4. Сформулируйте ваше мнение об уроке, ваши пожелания.

    Источник