Меню

Урок принцип гюйгенса закон отражения света 11 класс



Принцип Гюйгенса
план-конспект урока по физике (11 класс)

Лекция по теме «Принцип Гюйгенса. Закон отражения и преломления света»

Скачать:

Вложение Размер
printsip_gyuygensa.docx 677.3 КБ

Предварительный просмотр:

Тема: Принцип Гюйгенса. Закон отражения и преломления света.

Законы отражения и преломления света можно вывести из одного общего принципа, описывающего поведение волн. Этот принцип впервые был выдвинут современником Ньютона Христианом Гюйгенсом.

Согласно принципу Гюйгенса: каждая точка волнового фронта является источником вторичных волн.

С помощью принципа Гюйгенса можно вывести закон, на основе которого объясняется отражение волн от границы раздела сред.

Наблюдение преломления света.

На границе двух сред свет меняет направление своего распространения. Часть световой энергии возвращается в первую среду, т. е. происходит отражение света. Если вторая среда прозрачна, то свет частично может пройти через границу сред, также меняя при этом, как правило, направление распространения. Это явление называется преломлением света.

Следствие преломления: наблюдается кажущееся изменение формы предметов, их расположения и размеров. В этом нас могут убедить простые наблюдения.

  • Положим на дно пустого непрозрачного стакана монету или другой небольшой предмет. Подвинем стакан так, чтобы центр монеты, край стакана и глаз находились на одной прямой. Не меняя положения головы, будем наливать в стакан воду. По мере повышения уровня воды дно стакана с монетой как бы приподнимается. Монета, которая ранее была видна лишь частично, теперь будет видна полностью.
  • Установим наклонно карандаш в сосуде с водой. Если посмотреть на сосуд сбоку, то можно заметить, что часть карандаша, находящаяся в воде, кажется сдвинутой в сторону.

Эти явления объясняются изменением направления лучей на границе двух сред — преломлением света.

Сформулируем законы преломления света.

1) Падающий луч, преломленный луч и нормаль к границе раздела двух сред в точке падения лежат в одной плоскости.

2) Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для этих двух сред, равная относительному показателю преломления второй среды относительно первой.

Согласно закону преломления Снеллиуса, относительный показатель преломления второй среды относительно первой связан с синусами углов падения и преломления связаны с соотношением

Из принципа Гюйгенса не только следует закон преломления, но с помощью этого принципа раскрывается физический смысл показателя преломления.

Он равен отношению скоростей света в средах, на границе между которыми происходит преломление:

Задача 1. Под каким углом должен упасть луч на стекло, показатель преломления которого 1,8, чтобы преломленный луч оказался перпендикулярным отраженному?

Задачи для самостоятельной работы.

1. Луч света, падающий нормально на поверхность воды, достигает дна за 2*10 -7 с. Показатель преломления воды 1,5. Определить глубину водоема. (0 м)

2. Угол падения луча света на границу раздела воздух-стекло равен 60 0 . При этом угол между отраженным и преломленным лучами равен 90 0 . Определить показатель преломления стекла. (1,73)

3. Определите толщину плоскопараллельной пластины с показателем преломления 1,6, если луч света, пройдя эту пластину, смещается на 1,4 см. Угол падения луча на пластину равен 30 0 . (6,5 см)

4. Монета лежит в воде на глубине 2 м. На какой глубине мы увидим монету, если будем смотреть на нее сверху по вертикали? Показатель преломления воды равен 4/3. Для малых углов значения тангенсов и синусов считать равными. (1,5 м)

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Работа содержит доклад и презентацию по теме «Принципы обучения иностранному языку».

Проблемы сохранения здоровья учащихся и привития навыков здорового образа жизни очень актуальны сегодня. Все чаще вспоминаются слова классика о том, что «здоровье – это не все, но без здоровья все – н.

Данная презентация объясняет закон отражения света по принципу голландского физика и математика Христиана Гюйгенс. Обычно изучение принципа Гюйгенса вызывает у учащихся трудности в построении чертежей.

В последнее время наряду с традиционным обучением появились новые методики развивающего обучения Несмотря на разность этих программ, они нацелены на достижение оп.

Сокращенная презентация по машиноведению в 7 классе, в презентация содержит контрольные вопросы по материаловедению и машинным швам.

В приложении показано изучение темы «Показательные уравнения» .

Компьютерный тест, составлен в программе Mytest. Предназначен для проверки уровня знаний учащихся 11 класса по теме «Скорость света. Принцип Гюйгенса. Законы отражения света.» Тест составлен.

Источник

Конспект урока по теме: «Принцип Гюйгенса», физика 11 класс

Принцип Гюйгенса. Законы отражения и преломления света

На примере законов отражения и преломления света учащиеся знакомятся с общими законами отражения и преломления любых волн.

Для обоснования этих законов используется принцип Гюйгенса, описывающий поведение волн.

Для того, чтобы углубить, имеющиеся знания по волновой оптике, хочу немного рассказать вам о физиках, которые внесли весомый вклад в этот раздел физики.

На экране компьютера по мере рассказа появляются изображения ученых:

Максвелл Джеймс Клерк

Френель Огюстен Жан

Итак, в 17 веке возникли две теории о природе света. Одна из этих теорий связана с именем Ньютона, а другая с именем Гюйгенса. Ньютон придерживался так называемой корпускулярной теории света, согласно которой свет — это поток частиц, идущих от источника во все стороны. По Гюйгенсу свет-это волны. Обе теории длительное время существовали параллельно. Лишь авторитет Ньютона заставлял большинство ученых отдавать предпочтение корпускулярной теории. Такое неопределенное положение относительно природы света длилось до начала 19 века, когда было впервые изучено явление огибания светом препятствий (дифракция) и явление усиления или ослабления света при наложении световых пучков друг на друга (интерференция). Эти явления можно было объяснить только с помощью волновой теории света.

Гюйгенс сформулировал чрезвычайно полезный принцип, который предсказать, как ведет себя световая волна в конкретной ситуации. Принцип Гюйгенса относится к волновым явлениям любой природы.

На экране появляется изображение волнового фронта

Введем новые понятия:

волновой фронт-поверхность, все точки, которой колеблются в одинаковых фазах.

луч— линия, в каждой точке перпендикулярная волновому фронту и указывающая на направление распространения волны.

Принцип Гюйгенса: каждая точка волнового фронта может рассматриваться как источник вторичных сферических волн, распространяющихся со скоростью света в данной среде.

Исходя из этого принципа, легко доказать, что свет распространяется прямолинейно.

Для механических волн принцип Гюйгенса имеет наглядное истолкование: частицы среды, до которых доходят колебания, колеблясь, сами приводят в движение соседние частицы, с которыми они взаимодействуют.

Отражение света

С помощью принципа Гюйгенса можно рассматривать закон отражения, известный вам из курса физики 8 класса.

На экране компьютера появляется изображение отражения плоской волны.

Учитель ведет рассказ:

АО и ВО – лучи падающей волны

Они перпендикулярны волновому фронту ОС

– угол между падающим лучом АО и перпендикуляром (нормалью), восстановленным в точке падения.

По принципу Гюйгенса появляются вторичные волны, центры которых лежат на границе раздела двух сред.

Проведя к ним огибающую получим ОД – волновой фронт отраженной волны

Отраженные лучи ОА и ОВ ОД

Из элементарных геометрических соображение следует, что:

Падающий луч, отраженный луч и нормаль к поверхности в точке падения лежат в одной плоскости. Угол падения равен углу отражения.

Аналогично, с помощью картинки на экране компьютера выводим закон преломления с помощью принципа Гюйгенса:

Преломление света при переходе из одной среды в другую вызвано различными скоростями распространения света в той и другой среде.

АО – луч падающий

АО – луч преломленный

ОС – волновой фронт падающей волны

ДО – волновой фронт преломленной волны.

ОД и ОС – радиусы сферических волн

СОО и ОДО – прямоугольные, т.к. = СОО (стороны одного угла перпендикулярны сторонам другого), = ООД (аналогично)

Падающий луч, луч преломленный и перпендикуляр, выставленный в точке падения, лежат в одной плоскости.

Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления, есть величина постоянная для двух сред.

Среду с меньшим показателем преломления называют оптически менее плотной средой.

Вопрос: как вы понимаете понятие «плотная среда”? Вспомните смысл плотности.

Рассматривается таблица абсолютных показателей плотностей.

Полное внутреннее отражение

Закон преломления света позволяет объяснить интересное явление – полное отражение света.

На экране компьютера возникает изображение полного внутреннего отражения. И рассматриваются случаи, когда:

Изображение, полученное на экране компьютера, рекомендую зарисовать в тетрадь.

В заключительной части урока учащиеся рассказывают об изученных явлениях в природе.

Вопросы для организации беседы:

Какие ученые внесли весомый вклад в развитие волновой оптики?

Сформулируйте понятие волнового фронта, луча.

Источник

Физика. 11 класс

Конспект урока

Физика, 11 класс

Урок 12. Световые волны

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

Геометрическая оптика. Прямолинейное распространение света.

Скорость света и описание методов её измерения;

Принцип Гюйгенса, законы отражения и преломления света, границы их применимости;

Определение показателя преломления среды.

Ключевые слова: оптика; свет; световой луч; преломление; отражение; показатель преломления.

Глоссарий по теме:

Оптика – раздел физики, изучающий световые явления, выясняющий физическую природу и свойства света, закономерности его излучения и взаимодействия с веществом.

Геометрическая оптика – раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах и законы его отражения от зеркальных поверхностей на основе представления о световых лучах.

Волоконная оптика — раздел оптики, который изучает систему передачи света и изображений с помощью световодов.

Световой луч – линия, вдоль которой распространяется световая энергия.

Свет – это электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом.

Скорость света – абсолютная величина скорости распространения электромагнитных волн в вакууме.

Преломление света – явление изменения направления распространения света при прохождении через границу раздела сред с разными оптическими свойствами.

Закон прямолинейного распространения света: в однородной оптической среде свет распространяется прямолинейно.

Закон отражения света: луч падающий, луч отражённый и нормаль к отражающей поверхности в точке падения лежат в одной плоскости, причём угол падения равен углу отражения.

Отражение света — явление изменения направления распространения света на границе двух сред, при котором свет остается в первой среде.

Угол падения – угол между падающим лучом и нормалью к отражающей поверхности в точке падения.

Угол отражения – угол между нормалью к отражающей поверхности и отражённым лучом.

Плоская волна – волна, у которой поверхности равной фазы (волновые поверхности) и соответственно фронт волны имеет форму плоскости.

Список обязательной литературы и дополнительная литература:

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М.. Физика.11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. С.170 – 190.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Геометрическая оптика – раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах на основе представления о нем как о совокупности световых лучей. Световой луч – это линия, указывающая, в каком направлении свет переносит энергию.

В соответствии с двумя способами передачи энергии от источника к приёмнику в XVII в. возникли две противоречащие друг другу теории света: а) корпускулярная теория света Ньютона; б) волновая теория света Гюйгенса.

С установлением электромагнитной природы света в XIX в. и обнаружением квантовых свойств света в начале XX в. и волновая и корпускулярная теории света одержали победу. Выяснилось, что свет имеет двойственную природу. Астрономическим и лабораторным методами измерена скорость света в вакууме. По современным вычислениям скорость света равна 299 792 458 м/с или приближенно .

Скорость распространения света в веществе всегда меньше, чем в вакууме.

В основе геометрической оптики лежат четыре закона: закон прямолинейного распространения света; закон независимости световых лучей; закон отражения света; закон преломления света. С помощью принципа Гюйгенса можно вывести и объяснить законы распространения света.

Плоская поверхность, зеркально отражающая свет, называется плоским зеркалом.

Свойства плоского зеркала:

изображение предмета мнимое;

изображение симметричное предмету относительно зеркала;

размеры изображения равны размерам предмета.

При падении света на плоскую границу раздела, часть светового потока частично отражается, а часть преломляется.

Законы преломления: 1. Падающий луч, преломлённый луч и нормаль к границе раздела двух сред в точке падения луча лежат в одной плоскости. 2. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β – величина постоянная для данных сред и равная относительному показателю преломления второй среды относительно первой:

где n – относительный показатель преломления второй среды относительно первой; n1 и n2 — абсолютные показатели преломления первой и второй сред.

Абсолютный показатель преломления среды n – это физическая величина, показывающая, во сколько раз скорость света c в вакууме больше, чем в среде 𝛖:

Относительный показатель преломления второй среды относительно первой n21 – величина, показывающая во сколько скорость 𝛖1 распространения света в первой среде больше (меньше; равна) скорости 𝛖2 распространения света во второй:

Полное отражение – это явление отражения света, падающего из оптически более плотной среды на границу с оптически менее плотной средой под углом падения, большим некоторого предельного угла α0.

Предельный угол полного отражения α — угол падения луча, при котором преломлённый луч скользит вдоль границы раздела двух сред

Разбор тренировочного типового задания:

1. Вставьте в текст слова из выпадающего списка: «Свет при взаимодействии с веществом испытывает __________, преломление и ___________. Скорость света _______ и измерена».

Варианты ответов: отражение, тяготение, поглощение, конечна, бесконечна, переменная.

Правильный вариант: отражение, поглощение, конечна.

2. Решите задачу и зачеркните неверные ответы. Найти показатель преломления рубина, если предельный угол полного отражения для рубина равен 34 0 .

Правильный вариант: 0,18; 34; 3,4

Предельный угол полного отражения: α = 34 0 ;

Угол преломления – 90 0 (sin 90 0 = 1);

Вторая среда – воздух ( n = 1)

Предельный угол на границе рубин – воздух равен:

Отсюда показатель преломления рубина равен:

Источник

Читайте также:  Салонный свет лада гранта