Отражение и преломление света: Оптика и волны

Содержание

Оптика и волны

Корпускулярная теория очень просто объясняла явления геометрической оптики, описываемые в терминах распространения световых лучей. С точки зрения волновой теории, лучи — это нормали к фронту волны. Принцип Гюйгенса также позволяет объяснить законы геометрической оптики на основе волновых представлений о природе света.

 

Закон отражения 

Когда световые волны достигают границы раздела двух сред, направление их распространения изменяется. Если они остаются в той же среде, то происходит отражение света.

Отражение света — это изменение направления световой волны при падении на границу раздела двух сред, в результате чего волна продолжает распространяться в первой среде.

Закон отражения света хорошо известен:

Падающий луч, перпендикуляр к границе раздела двух сред в точке падения и отраженный луч лежат в одной плоскости, причем угол падения равен углу отражения.

Направления распространения падающей и отраженной волн показаны на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Отражение света от плоской поверхности

Видео 3.1 Трехсантиметровые волны: закон отражения (металл).

Видео 3.2 Трехсантиметровые волны: закон отражения (диэлектрик).

Видео 3.3 Решетка — зеркало для трехсантиметровых волн. (диэлектрик).

Закон отражения может быть выведен из принципа Гюйгенса. Действительно, допустим, что плоская волна, распространяющаяся в изотропной среде, падает на границу раздела двух сред

АС (рис. 3.3).

Рис. 3.3. Применение принципа Гюйгенса к выводу закона отражения

Достаточно рассмотреть два параллельных луча I и  в падающем пучке. Углом падения называют угол  между нормалью п к поверхности раздела и падающим лучом I. Плоский фронт AD падающей волны сначала достигнет границы раздела двух сред в точке А, которая станет источником вторичных волн. Согласно принципу Гюйгенса, из нее, как из центра, будет распространяться сферическая волна. Через время

,

то есть с запаздыванием во времени на ,  луч  из падающего пучка придет в точку С, которая в этот момент времени  также станет источником вторичной волны. Но, к этому моменту вторичная сферическая волна, распространяющаяся из точки

А, уже будет иметь радиус  (как и должно быть: ). Мы знаем теперь положение двух точек фронта отраженной волны — С и В. Чтобы не загромождать рисунок, мы не показываем вторичных волн, испущенных точками между А и С, но линия CD будет касательной (огибающей) ко всем из них. Стало быть, действительно является фронтом отраженной волны. Направление ее распространения (лучи II и ) ортогонально фронту CD. Из равенства треугольников ABC и ADC вытекает равенство углов

что, в свою очередь, приводит к закону отражения

На рис. 3.4 представлена интерактивная модель отражения света.

Рис. 3.4. Изучение закона отражения света

 

Закон преломления

Если световые волны достигают границы раздела двух сред и проникают в другую среду, то направление их распространения также изменяется — происходит преломление света.

Преломление света — это изменение направления распространения световой волны при переходе из одной прозрачной среды в другую.

Направление распространения падающей и преломленной волны показано на рис. 3.5.

 

Рис. 3.5. Преломление света на плоской границе раздела двух прозрачных сред

Закон преломления гласит:

Падающий луч, перпендикуляр к границе раздела сред в точке падения и преломленный луч лежат в одной плоскости, причем отношение синуса угла падения к синусу угла преломления постоянно для данной пары сред и равно показателю преломления второй среды относительно первой

Здесь  показатель преломления среды, в которой распространяется преломленная волна,  показатель преломления среды, в которой распространяется падающая волна.

Закон отражения также вытекает из принципа Гюйгенса. Рассмотрим (рис. 3.6) плоскую волну (фронт АВ), которая распространяется в среде с показателем преломления , вдоль направления

I со скоростью

Эта волна падает на границу раздела со средой, в которой показатель преломления равен , а скорость распространения

Рис. 3.6. К выводу закона преломления света с помощью принципа Гюйгенса

Время, затрачиваемое падающей волной для прохождения пути ВС, равно

За это же время фронт вторичной волны, возбуждаемой в точке А во второй среде, достигнет точек полусферы с радиусом

В соответствии с принципом Гюйгенса положение фронта преломленной волны в этот момент времени задается плоскостью DC, а направление ее распространения — лучом III, перпендикулярным к

DC. Из треугольников  и  следует

откуда

 

(3.1)

Таким образом, закон преломления света записывается так:

 

(3.2)

Видео 3.4 Полное внутреннее отражение (видимый свет)

Видео 3.5 Модель световода

Видео 3.6 Куб и призма на пути трехсантиметровой волны.

На рис. 3.7 представлена интерактивная модель преломления света на границе раздела двух сред.

Рис. 3.7. Изучение закона преломления

Для еще одной иллюстрации применения принципа Гюйгенса рассмотрим пример.

Пример. На плоскую границу раздела двух сред падает нормально луч света. Показатель преломления среды непрерывно увеличивается от ее левого края к правому (рис. 3.8). Определим, как будет идти луч света в этой неоднородной среде.

Рис. 3.8. Искривление луча света в неоднородной среде

Пусть фронт волны АА подошел к границе раздела сред. Точки раздела сред можно рассматривать как центры вторичных волн. Через время   испущенные вторичные сферические волны достигают точек на расстоянии  от фронта АА. Поскольку показатель преломления среды растет слева направо, эти расстояния убывают слева направо. Огибающая к вторичным волнам — новый фронт ВВ повернется. Если теперь взять точки фронта ВВ за источники вторичных волн, то за время  они породят волны, образующие фронт СС. Он еще более повернут. Его точки порождают фронт DD и т. д. Проводя нормаль к волновым фронтам в разные моменты времени, получаем путь светового луча в среде с переменным показателем преломления (зеленая линия). Видно, что луч искривляется в сторону увеличения показателя преломления. Аналогия: если притормозить левые колеса автомобиля, его повернет налево. Для света степень «торможения» растет с ростом показателя преломления среды:

.

Эта задача имеет отношение к явлению, наблюдающемуся на море. Когда ветер дует с берега, иногда возникает так называемая «зона молчания»: звук колокола с судна не достигает берега. Обычно говорят, что звук относится ветром. Но даже при сильном урагане скорость ветра примерно в 10 раз меньше скорости звука, так что «отнести» звук ветер никак не может. Объяснение заключается в том, что скорость встречного ветра у поверхности моря вследствие трения меньше, чем на высоте. Поэтому скорость звука у поверхности больше, и линия распространения звука загибается кверху, не попадая на берег.

 

Дополнительная информация

http://allphysics.ru/perelman/otrazhenie-i-prelomlenie-sveta – Я.И.Перельман, «Занимательная физика». Отражение и преломление света.

http://www.nvtc.ee/e-oppe/Sidorova/objects/index.html – Законы преломления, отражения света. Зеркала. Теория и примеры задач. В «Итоговых заданиях» — кроссворд.

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/1461c067-705e-4f5f-9d18-152a8eec1564/7_16.swf – Слайд-шоу «Рассеянное отражение света».

http://www.youtube.com/watch?v=KQvtIEITg5s&feature=endscreen&NR=1 – Видео о преломлении света около магнитов и в линзах.

http://allphysics.ru/feynman/kak-voznikaet-pokazatel-prelomleniya – Фейнмановские лекции по физике. Как возникает показатель преломления.

http://publ.lib.ru/ARCHIVES/B/… – Тарасов Л.В., Тарасова А.Н., «Беседы о преломлении света».

 

Принцип Ферма.

Итак, волновая оптика способна объяснить явления отражения и преломления света столь же успешно, как и геометрическая оптика. В основу последней, трактующей явления на основе законов распространения лучей, положен

принцип Ферма:

Свет распространяется по такому пути, для прохождения которого требуется минимальное время.

Для прохождения участка пути  свету требуется время

где v=с/п — скорость света в среде. Таким образом, время t, затрачиваемое светом на путь от точки 1 до точки 2, равно

 

(3.3)

Введем величину с размерностью длины, которая называется оптической длиной пути:

 

(3.4)

Пропорциональность t и L позволяет сформулировать принцип Ферма следующим образом:

Свет распространяется по такому пути, оптическая длина которого минимальна.

Рассмотрим путь света из точки S в точку С после отражения от плоскости АВ (рис. 3.9).

Рис. 3.9. Применение принципа Ферма к отражению света

Непосредственное попадание света из S в С невозможно из-за экрана. Нам надо найти точку О, отразившись в которой луч попадет в точку С. Среда, в которой проходит луч, однородна. Поэтому минимальность оптической длины пути сводится к минимальности его геометрической длины. Рассмотрим зеркальное изображение S’ точки S. Геометрические длины путей SOC и S’OC равны. Поэтому минимальность длины SOC эквивалентна минимальности длины S’OC. А минимальная геометрическая длина пути из S’ в С будет соответствовать прямой, соединяющей точки S’ и С. Пересечение этой прямой с плоскостью раздела сред дает положение точки О. Отсюда следует равенство углов:

то есть закон отражения света. 

Рассмотрим теперь явление преломления света (рис. 3.10).

Рис. 3.10. Применение принципа Ферма к преломлению света

Видео 3.7 Искривление луча в неоднородной среде.

Видео 3.8 Трехсантиметровые волны: диэлектрическая линза.

Видео 3.9 Трехсантиметровые волны: диэлектрическая призма.

Определим положение точки О, в которой должен преломиться луч, распространяясь от S к С, чтобы оптическая длина пути L была минимальна. Выражение для L имеет вид

 

(3.5)

Найдем величину х, соответствующую экстремуму оптической длины пути:

 

(3.6)

Отсюда следует

 

(3.7)

или

Мы получили закон преломления света.

Принцип Ферма является частным случаем так называемого принципа наименьшего действия, имеющего приложения практически ко всем областям физики. Всякий раз из всех возможных движений системы осуществляется то, для которого некая величина (ее называют действием) минимальна (точнее, имеет экстремум). В этом проявляется некая «экономность» природы, выбирающей оптимальные пути для перехода системы из одного состояния в другое.

 

Дополнительная информация

Геометрическая оптика

http://allphysics.ru/feynman/geometricheskaya-optika – Фейнмановские лекции по физике. Геометрическая оптика.

http://www.ph5s.ru/book_ph_opt_geom.html – Ссылки на книги по геометрической оптики. Сайт бывшего преподавателя МИФИ А.Н. Варгина.

http://school-collection.edu.ru/catalog/rubr/ef4b174a-8fec-c03a-df26-ae730713bc30/79292/?interface=themcol – Интерактивные модели по физике. Геометрическая оптика.

http://diplomivanov.narod.ru/ – Сайт о геометрической оптике: теория и задачи.

http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/Begunov1966ru.djvu – Бегунов Б.Н., учебник по геометрической оптике.

http://www.physel.ru/a-mainmenu-55.html – Материалы по геометрической оптике.

http://www.youtube.com/watch?v=mRwRy24hbg8&feature=related – Ход лучей в линзе.

http://physbook.ru/index.php/Kvant… – Задачи на оптические построения.

http://physbook.ru/index.php/Kvant… – Геометрия тонкой линзы.

http://physbook.ru/index.php/Kvant… – Тонкие линзы. Нулевые линзы.

http://physbook.ru/index.php/Kvant… – Фокус шара.

http://www.youtube.com/watch?v=MNea-aK6VuQ – Оптическая разность хода. Видео.

http://sfiz.ru/list.php?c=geomoptika – Геометрическая оптика. Учебные материалы.

 

Учебники и лекции по оптике

http://www.plib.ru/library/book/16969.html – Бутиков Е.И. Учебник по оптике.

http://www.plib.ru/library/book/16986.html – Годжаев Н.М. Учебник по оптике.

http://www.plib.ru/library/book/15479.html – Клаудер Дж, Сударшан Э. «Основы квантовой оптики».

http://www.alleng.ru/d/phys/phys106.htm – Сивухин, учебник по оптике.

http://www.abitura.com/handbook/index.html – Справочник по физике (в т. ч. по оптике).

http://sfiz.ru/page.php?id=103 – Словарь по оптике.

http://uti.tpu.ru/edu/chairs/eno/opt.pdf – Е.В. Полицинский «Оптика. Конспекты лекций.» Учебное пособие.

http://physoptika.ru/ – Лекции по оптике. Примеры решения задач.

http://www.phys.spbu.ru/content/File/Library/Books/GenPhys/crowellOptics.pdf – B. Crowell. «Optics»

http://www.physbook.ru/ – Электронный учебник по физике.

http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/BornVolf1973ru.djvu – М. Борн, Э. Вольф, «Основы оптики».

http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/GorbunovaZajcevaKrasnikov1977ru.djvu – Горбунова О.И., Зайцева А.М., Красников С.Н., «Задачник-практикум по общей физике. Оптика. Атомная физика».

http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/DetlafYavorskij_t3_1979ru.djvu – Детлаф А.А., Яворский Б.М. Курс физики. Том 3. Волновые процессы. Оптика. Атомная и ядерная физика.

http://www.physics.spbstu.ru/forstudents/practice/vasyliev_phys_optica_manual.pdf – А.Э. Васильев. «Физика. Оптика.» Учебное пособие.

http://www.phys.spbu.ru/library/studentlectures/krylov/krylov/ – И.Р. Крылов. «Методическое пособие по курсу оптики».

http://jamshyt.ru/wnopa/f2/ – Оптика. Материалы.

http://fn.bmstu.ru/phys/bib/physbook/tom4/content.htm – О.С. Литвинов, К.Б. Павлов, В.С. Горелик «Электромагнитные волны и оптика» Онлайн-учебник.

http://www.laser-portal.ru/content_3 – История и законы оптики, оптические эффекты, материалы, компоненты оптических схем, природа света.

http://www.harmony-guild.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=190:2011-05-31-07-27-31&catid=34:demo-category&Itemid=78 – Излучение Вавилова-Черенкова. Механизм, интересные следствия.

http://files.school-collection.edu.ru/dlrstore/5ee6b93b-cb19-46e1-9e74-30aa92a167fa/7_18.swf – Слайд-шоу «Зеркальный телескоп».

http://media.dm-centre.ru/index.php?option=com_content&view=article&id=25&Itemid=29 – Опыты по оптике. Видео.

http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/Savelev_t3_1971ru.djvu – Савельев И.В. Курс общей физики, том З. Оптика. Атомная физика.

http://allphysics.ru/feynman/optika-printsip-naimenshego-vremeni – Фейнмановские лекции по физике. Оптика. принцип наименьшего времени.

http://allphysics.ru/feynman/tsvetovoe-zrenie – Фейнмановские лекции по физике. Цветовое зрение.

http://allphysics.ru/feynman/mehanizm-zreniya – Фейнмановские лекции по физике. Механизм зрения.

 

Тесты и задачи

http://physbook.ru/index.php/Kvant… – Задачи на распространение света.

http://www.reppofiz.info/ege.html – Задачи из ЕГЭ по оптике (и не только) с решениями.

http://eqworld.ipmnet.ru/ru/library/books/RussoMate1976ru.djvu – Руссо М., Матье Ж.П. Задачи по оптике.

http://www.testent.ru/load/testy/fizika/optika/39-1-0-1824 – Тесты по оптике.

http://window.edu.ru/window_catalog/files/r72644/stup538.pdf – Сборник задач ЕГЭ по оптике.

 

Другие ресурсы по оптике

http://www3.crimea.edu/tnu/structure/physic_fac/departments/general/common_phys/all/opt.htm – Кратко об основных аспектах оптики.

http://repetitor.mathematic.of.by/spravka_fizika3.htm#M1 – Основные формулы по оптике.

http://shkola.lv/index.php?mode=cht&chtid=91 – Основные положения, законы, формулы.

http://school-collection.edu.ru/catalog/search/?text=%EE%EF%F2%E8%EA%E0&tg=&interface=catalog – Коллекция ресурсов по оптике: статьи, эксперименты, лабораторные.

http://power-p.ru/load/fizika/optika/14-1-0-331 – Презентации по оптике: устройство глаза, фотоаппарата, микроскопа, телескопа и другое.

http://pymath.ru/viewtopic.php?f=77&t=809&sid=63be0a3e99f9a32260b53dcfaad3c271 – Видеоурок «Разрешающая способность».

 

Интересные факты

http://physbook.ru/index.php/Kvant… – Физическая оптика: на каком расстоянии можно отличить двугорбого верблюда от одногорбого?

http://physbook.ru/index.php/Kvant… – Древняя оптика: почему ошибался Птоломей?

http://physbook.ru/index.php/Kvant… – Лучи и волны.

http://physbook.ru/index.php/Kvant… – Волны на пляже.

http://physbook.ru/index.php/Kvant… – Предельные возможность оптического микроскопа.

http://physbook.ru/index.php/Kvant… – Электрический микроскоп. Можно ли в микроскопе разглядеть молекулу?

http://physbook.ru/index.php/Kvant… – Как устроен глаз? Эффект «Полета» луны.

http://elkin52.narod.ru/optika.htm – Занимательная оптика в вопросах и ответах.

http://www.osa-univer.org.ua/DiscoveryKit_Rus.pdf – Занимательная оптика, набор наглядных пособий.

http://www.youtube.com/watch?v=NwH7qx5468o – Распространение луча лазера в воде: опыт Джона Тилдана.

http://www.youtube.com/watch?v=C_R9GnBAC1E – Бесконечное зеркало.

http://www.vokrugsveta.ru/quiz/615/ – Почему небо голубое? Объяснение «на пальцах».

http://www.laser-portal.ru/content_5 – Лазеры. Область их применения.

http://our-lectures.ru/interesting/physics/27-pochemy-nebo-golyboe.html Почему небо голубое? Объяснение с математическими выкладками.

http://www.sveticvet.ru/iskrivlenie-svetovyx-luchej-v-atmosfere/mirazh-v-miniatyure/index.php – Статья о миражах.

http://optika8.narod.ru/History.htm – Краткая история развития оптики.

http://laser-portal.ru/content_7 – История развития оптики.

http://allphysics.ru/perelman/luchi-sveta – Я.И.Перельман, «Занимательная физика». Лучи света.

http://allphysics.ru/perelman/zrenie-odnim-i-dvumya-glazami – Я.И.Перельман, «Занимательная физика». Зрение одним и двумя глазами.

http://www.youtube.com/watch?v=uGTV5OxcKDs – Видео о свете и зеркалах (плоских, выпуклых и вогнутых), цветных фильтрах, люминофорах, черных телах, призмах.

Законы отражения и преломления света. — Студопедия

Оптика – раздел физики, изучающий световые явления.

Отражение света

Если часть света возвращается в первоначальную среду, то это явление называют отражением света.

Отражение бывает зеркальным и диффузным.

Поверхность называется зеркальной, если размеры её неровностей меньше длины световой волны.

Зеркальное отражение Диффузное отражение

Закон отражения света

Падающий и отраженный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости (плоскость падения). Угол отражения β равен углу падения α.

α β

Преломление света

Если вторая среда прозрачная, то часть света проходит в неё меняя при этом свое направление. Это явление называют преломлением света.

Закон преломления света

Падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления γ есть величина, постоянная для двух данных сред:

α

γ

Постоянную величину n называют относительным показателем преломления второй среды относительно первой.

Показатели преломления n1,n2 среды относительно вакуума называют абсолютными показателями преломления.

Физический смысл относительного показателя преломления n – это отношение скорости распространения волн в первой среде 1 к скорости их распространения во второй среде 2:


Абсолютный показатель преломления равен отношению скорости света c в вакууме к скорости света υ в среде:

3.Задача на определение массы, энергии или импульса фотона.

Определить массу и энергию фотонов, соответствующих свету с длиной волны 200 нм

Дано СИ

λ = 200нм 200*10-9 м

с=3*108м/с

h = 6,63*10-34Дж*с

Найти

m, E, p — ?

Решение

E=hν = =

m= = кг

p=mc= *3* =0,03315*10-27 кг*м/с

Билет № 12

Конспект лекции по физике на тему «Отражение и преломление света»

Отражение и преломление света

  1. Отражение света

 

ОТРАЖЕНИЕ — изменение направления луча на границе двух сред, при условии, что луч остается в той же среде.

hello_html_f4f52dd.png

 

Угол падения — угол между падающим лучом и перпендикуляром, восстановленным в точке падения луча.

 Угол отражения — угол между отраженным лучом и перпендикуляром, восстановленным в точке падения луча.

 

ЗАКОН ОТРАЖЕНИЯ: угол падения равен углу отражения.

 

ПЛОСКИМ ЗЕРКАЛОМ будем называть гладкую поверхность, способную отражать лучи, например, поверхность воды, стекла и т.д.

hello_html_51e38aab.jpg

 

1) если пучок параллельных лучей падает на плоское зеркало, то он отражается также в пучок параллельных лучей. Такое отражение называется ПРАВИЛЬНЫМ или ЗЕРКАЛЬНЫМ

 

2) если пучок параллельных лучей падает на шероховатую поверхность, то уже после отражения лучи параллельными не остаются. Такое отражение называется РАССЕЯНЫМ или ДИФФУЗНЫМ.

 

2) Преломление света

 

hello_html_283212a7.png

ПРЕЛОМЛЕНИЕ — это изменение направления луча на границе двух сред, при условии, что луч переходит из одной среды в другую.

 

Угол преломления — угол между преломленным лучом и перпендикуляром, восстановленным в точке падения луча.

 

ЗАМЕЧАНИЯ:

1) если луч переходит из менее оптически плотной среды в более плотную среду, то угол падения больше угла преломления.

2) если луч переходит из более оптически плотной среды в менее плотную среду, то угол падения меньше угла преломления.

 

ЗАКОН ПРЕЛОМЛЕНИЯ:

где n1 и n2 — показатели преломления первой и второй среды.

 

Или с помощью скоростей (в первой и второй среде):

ЗАМЕЧАНИЯ:

1. при прохождении луча через плоскопараллельную пластину луч смещается на некоторое расстояние, но выходит под тем же углом, какой был при входе.

2. При переходе через трехгранную призму луч преломляется в сторону основания.

 

 

 

Урок 48. Природа света. Законы отражения и преломления света.

Лекция 48-1. Природа света. Законы отражения и преломления света.

   Первые представления о природе света возникли у древних греков и египтян. По мере изобретения и совершенствования различных оптических приборов (параболических зеркал, микроскопа, зрительной трубы) эти представления развивались и трансформировались. В конце XVII века возникли две теории света: корпускулярная (И. Ньютон) и волновая (Р. Гук и Х. Гюйгенс).

   Согласно корпускулярной теории, свет представляет собой поток частиц (корпускул), испускаемых светящимися телами. Ньютон считал, что движение световых корпускул подчиняется законам механики. Так, отражение света понималось аналогично отражению упругого шарика от плоскости. Преломление света объяснялось изменением скорости корпускул при переходе из одной среды в другую. Для случая преломления света на границе вакуум–среда корпускулярная теория приводила к следующему виду закона преломления:

   где c – скорость света в вакууме, υ – скорость распространения света в среде. Так как n > 1, из корпускулярной теории следовало, что скорость света в средах должна быть больше скорости света в вакууме. Ньютон пытался также объяснить появление интерференционных полос, допуская определенную периодичность световых процессов. Таким образом, корпускулярная теория Ньютона содержала в себе элементы волновых представлений.

   Волновая теория, в отличие от корпускулярной, рассматривала свет как волновой процесс, подобный механическим волнам. В основу волновой теории был положен принцип Гюйгенса, согласно которому каждая точка, до которой доходит волна, становится центром вторичных волн, а огибающая этих волн дает положение волнового фронта в следующий момент времени. С помощью принципа Гюйгенса были объяснены законы отражения и преломления. Для случая преломления света на границе вакуум–среда волновая теория приводит к следующему выводу:

   Закон преломления, полученный из волновой теории, оказался в противоречии с формулой Ньютона. Волновая теория приводит к выводу: υ < c, тогда как согласно корпускулярной теории υ > c.

   Таким образом, к началу XVIII века существовало два противоположных подхода к объяснению природы света: корпускулярная теория Ньютона и волновая теория Гюйгенса. Обе теории объясняли прямолинейное распространение света, законы отражения и преломления. Весь XVIII век стал веком борьбы этих теорий. Однако в начале XIX столетия ситуация коренным образом изменилась. Корпускулярная теория была отвергнута и восторжествовала волновая теория. Большая заслуга в этом принадлежит английскому физику Т. Юнгу и французскому физику О. Френелю, исследовавшим явления интерференции и дифракции. Исчерпывающее объяснение этих явлений могло быть дано только на основе волновой теории. Важное экспериментальное подтверждение справедливости волновой теории было получено в 1851 году, когда Ж. Фуко (и независимо от него А. Физо) измерил скорость распространения света в воде и получил значение υ < c.

   Хотя к середине XIX века волновая теория была общепризнана, вопрос о природе световых волн оставался нерешенным.

   В 60-е годы XIX века Максвеллом были установлены общие законы электромагнитного поля, которые привели его к заключению, что свет – это электромагнитные волны. Электромагнитная природа света получила признание после опытов Г. Герца (1887–1888 гг.) по исследованию электромагнитных волн. В начале XX века после опытов П. Н. Лебедева по измерению светового давления (1901 г.) электромагнитная теория света превратилась в твердо установленный факт.

   Важнейшую роль в выяснении природы света сыграло опытное определение его скорости. Начиная с конца XVII века предпринимались неоднократные попытки измерения скорости света различными методами (астрономический метод А. Физо, метод А. Майкельсона). Современная лазерная техника позволяет измерять скорость света с очень высокой точностью на основе независимых измерений длины волны λ и частоты света ν (c = λ · ν). Таким путем было найдено значение

c=299792458±1,2 м/с

превосходящее по точности все ранее полученные значения более чем на два порядка.

   Параметры, характеризующие электромагнитную волну, связаны между собой соотношением:

c = νλ

c – скорость света;

ν – частота световой волны;

λ – длина световой волны.

   Для измерения длин волн в оптическом диапазоне используются единицы длины 1 нанометр (нм) и 1 микрометр (мкм):

1 нм = 10–9 м

1 мкм= 10–6 м

   Видимый свет занимает диапазон приблизительно от 400 нм до 780 нм или от 0,40 мкм до 0,78 мкм.

   Электромагнитная теория света позволила объяснить многие оптические явления, такие как интерференция, дифракция, поляризация и т. д. Однако, эта теория не завершила понимание природы света. Уже в начале XX века выяснилось, что эта теория недостаточна для истолкования явлений атомного масштаба, возникающих при взаимодействии света с веществом. Для объяснения таких явлений, как излучение черного тела, фотоэффект, эффект Комптона и др. потребовалось введение квантовых представлений. Наука вновь вернулась к идее корпускул – световых квантов. Тот факт, что свет в одних опытах обнаруживает волновые свойства, а в других – корпускулярные, означает, что свет имеет сложную двойственную природу, которую принято характеризовать термином корпускулярно-волновой дуализм.

 

формула показателя и способы вычисления коэффициента

Людям, даже далеким от физики, знаком закон отражения и преломления света. Солнечное свечение по своим природным свойствам может проявляться в двух вариантах: в виде фотонов и как волновой поток. Это необычное свойство называют волновым дуализмом.

В различных ситуациях излучение не проявляется одинаково. Сейчас некоторые механизмы его распространения можно объяснить. В однородных условиях световое излучение опускается прямолинейно. Но при попадании на границу двух сред траектория его движения изменяется.

Изменение траектории движения потока

Когда луч опускается на раздел двух сред (возьмем воду и стекло), одна его часть отражается от стекла, а другая проникает внутрь, но в стекле излучение преломляется.

Закон отражения и преломления света выглядит так:

 

закон преломления светазакон преломления света

Важно! Запомните траектории движений.

Дадим определение понятиям, без которых понимание сути законов невозможно.

Отражение света – это перемена траектории движения светового излучения при попадании на край двух сред, после чего излучение остается и продолжает распространение в первой среде. Преломление света – это перемена курса светового излучения после перехода из одних условий в другие.

В основе волновой оптики лежит принцип Ферма. Он гласит, что световое излучение выбирает путь, на преодоление которого требуется минимум времени. Это утверждение определяет законы волновой оптики, представленные ниже.

Это интересно! Квантовые постулаты Нильса Бора: кратко об основных положениях

Закон отражения света

Суть этого закона показывает данный рисунок:

понятие отраженного лучапонятие отраженного луча

закон отторжения светазакон отторжения света

Диффузное отражение

Но свет может падать не только на плоскость. Что происходит с ним, когда он падает на неровную поверхность? Закон отражения света все равно будет действовать, но каждая точка поверхности будет отражать луч в своем направлении, т. е. диффузно.

Закон преломления света

Суть закона преломления света:

Суть закона преломления светаСуть закона преломления света

Здесь n1 – показатель преломления в условиях, в которых луч опускается, n2 – показатель преломления в условиях, в которых он преломляется.

главные законы преломления светаглавные законы преломления света

Абсолютный показатель – это постоянная величина. Он равняется отношению скорости движения светового потока в вакууме к скорости его движения в среде.

формула светаформула света

Здесь c – скорость света в вакууме; v – в среде.

Луч, направленный на край двух сред перпендикулярно, не будет преломлен, при прохождении из одной среды в другую.

Полное отражение света

Когда световое излучение попадает из более уплотненной среды в менее уплотненную, случается полное отражение света. При нем световой поток скользит по поверхности, не преломляясь.

рисунок графикрисунок график

α на рисунке – предельный угол полного внутреннего отражения (угол преломления будет равен 90 гр.). Чаще всего он обозначается как α0.

формула синформула син

Принцип Гюйгенса

На этом принципе основана волновая оптика. Принцип Гюйгенса описывает механизм движения волн. К световому излучению его также можно применить. Принцип говорит о том, что когда волна достигает какой-нибудь поверхности, ее точки становятся источниками следующих волн. По такому принципу происходит движение и светового излучения.

Допустим, нам известно положение поверхности волны в данный момент. Чтобы узнать ее положение в любой другой момент, нужно рассматривать все ее точки как источники следующих волн.

Простой пример того, как проходит преломление света в неоднородных условиях.

закон неоднородного преломлениязакон неоднородного преломления

Точки на краю двух сред порождают новые волны. Огибающая к этим волнам уже не параллельна к разделу условий. Граница раздела следующих условий также породит вторичные волны, и поток отклонится еще. По такому же принципу световая волна будет идти дальше. Из этого рисунка понятно, что излучение уходит в сторону увеличения n.

Как легко запомнить законы

Можно объяснить законы кратко. Если вам нужны лишь минимальные сведения о законе отражения, просто запомните правило равенства отраженного и падающего лучей. Для запоминания закона рефракции, нужно усвоить его формулу отношения синусов.

Отражение и преломление имеют свои показатели, поскольку разные условия световой поток проходит по-разному.

отражение и преломлениеотражение и преломление

Коэффициент отражения

Эта величина показывает отражательные способности веществ. Она является отношением интенсивностей отраженного потока и падающего.

форму законаформу закона

 

Ф – волна отражения; Фо – волна падения.

Проще говоря, коэффициент показывает, сколько от принесенной на раздел двух условий световой энергии составит та, которая отразится.

Иногда коэффициент обозначается буквой R.

Его величина зависит от нескольких причин:

  • угол падения;
  • свойства тела;
  • поляризация;
  • состав спектра.

отражение светаотражение света

Допустим, свет опускается на покрытие. Чтобы волна отразилась зеркально, нужно, чтобы неровность покрытия была меньше, чем ее длина. Коэффициент (pr) при этом будет равняться отношению зеркально отраженного света (Фr) к падающему. Формула выглядит так:

pr = Фr / Фo.

Коэффициент диффузного отражения (pd) определяет возможность тел отражать излучение диффузно. Он равен отношению диффузно отраженного света (Фd) к падающему:

pd = Фd / Фо.

Иногда поток отражается и диффузно и зеркально. Тогда «p» равен их сумме:

p = pd + pr.

Это интересно! Формулировки законов Исаака Ньютона: кратко и понятно

Коэффициент преломления

Чаще его называют показателем. Это как раз то, о чем говорилось ранее (n). Он может быть абсолютным и относительным. Про абсолютный сказано выше. Теперь относительный. Его величина определяется свойствами самого вещества. Исключение составляет лишь вакуум.

Обратите внимание! Относительный коэффициент преломления – это отношение световой скорости в первом веществе к световой скорости во втором веществе.

абсолютный и относительный показателиабсолютный и относительный показатели

Проверка знания теории

Вопросы на законы отражения и преломления света.

  1. Как точки покрытия влияют на световую волну, падающую на это покрытие?
  2. Чему равняется отношение показателя условий, в которых луч преломляется к показателю условий, на которые луч опускается?
  3. Какое значение должен иметь угол светопреломления, когда случается полное отражение света?

Ответы.

  1. Точки являются источником вторичных волн.
  2. Относительному показателю рефракции.
  3. 90

Это интересно! Изучаем термины: энтропия – что же это такое простыми словами

Проверка общих знаний

Задачи на законы с решением.

№ 1. Световой поток опускается на плоский раздел двух сред. Между падающим излучением и перпендикуляром, проведенным к точке падения 50 гр. Между отраженным и преломленным лучом 100 гр. Чему равен угол светопреломления?

Решение.

  1. Отраженный угол тоже будет равняться 50 гр. Пусть угол светопреломления равен X. Если мы проведем перпендикуляр в точку падения луча, то получим:
  2. X + 50 + 100 = 180
  3. X = 180 – 100 – 50
  4. X = 30.

Ответ: 30 гр.

амплитудные соотношенияамплитудные соотношения

№ 2. Угол падения равняется 30 гр., n = 1,6. Найдите угол светопреломления.

Решение.

  1. Нам известна формула, действующая для закона преломления света: sin a / sin b = n.
  2. Мы знаем величину «а», sin 30 = 0,5.
  3. Исходя из этого, получаем:
  4. sin b = 0,5 / 1,6 = 0,3125.
  5. Осталось вычислить значение «b» по калькулятору.

Ответ: 18,2 гр.

№ 3. Угол падения равняется 30 гр. А угол преломления – 140 гр. В какой среде луч был сначала: с большей плотностью или с меньшей?

Решение.

  1. Сначала нужно узнать, под каким углом происходит преломление света. Делаем это по принципу из 1-й задачи.
  2. X = 180 – (140-30) = 70.
  3. Угол преломления получается больше. Значит, 1-я среда была более плотной.

Ответ: сначала луч распространялся в более плотной среде.

отражения законотражения закон

№ 4. Луч опускается из воздуха на прозрачный пластик. Угол падения – 50 гр., светопреломления – 25 гр. Каково значение показателя преломления пластика относительно воздуха?

Решение.

  1. Нам известно, что sin пад / sin прел = n.
  2. sin 50 / sin 25 = n
  3. 0,76 / 0,42 = 1,8.

Ответ: 1,8.

№ 5. Угол между плоскостью и падающим лучом равен углу между падающим и отраженным лучом. Чему равен угол падения? 

Решение.

  1. Пусть угол падения равен X. Угол между падающим лучом и поверхностью зеркала + X = 90 гр.
  2. Таким образом, мы получаем:
  3. X = 90 – 2X
  4. 3X = 90
  5. X = 30.

Ответ: 30 гр.

Полезное видео

Подведем итоги

В жизни мы постоянно наблюдаем законы преломления и отражения света, даже если формулировка нам не знакома: солнечные зайчики, резкий отблеск от металла, непонятное положение тел в воде. Эти явления кажутся нам обычными. Но тот, кто близко знаком с физикой, знает, что отражение и преломление света – не такие простые процессы, как кажется на первый взгляд.

Вконтакте

Одноклассники

Facebook

Мой мир

Twitter

Презентация по физике на тему «Законы отражения и преломления света»

Инфоурок › Физика ›Презентации›Презентация по физике на тему «Законы отражения и преломления света» закон отражения и преломления света Автор: Калинина Алена Игоревна Преподава...

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд закон отражения и преломления света Автор: Калинина Алена Игоревна Преподава Описание слайда:

закон отражения и преломления света Автор: Калинина Алена Игоревна Преподаватель физики ГБПОУ КС №54

2 слайд Свет — в электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом. Описание слайда:

Свет — в электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом.

3 слайд Источники света Естественные Искусственные Тепловые Люминесцентные Описание слайда:

Источники света Естественные Искусственные Тепловые Люминесцентные

4 слайд Световой луч – это линия, указывающая направление распространения энергии в п Описание слайда:

Световой луч – это линия, указывающая направление распространения энергии в пучке света.

5 слайд Закон прямолинейного распространения света В однородной среде свет распростра Описание слайда:

Закон прямолинейного распространения света В однородной среде свет распространяется прямолинейно. Или в однородной среде световые лучи представляют собой прямые. В пасмурные дни сквозь разрывы туч пробиваются пучки солнечного света

6 слайд Закон отражения - Падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр к границе разд Описание слайда:

Закон отражения — Падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости; — Угол отражения β равен углу падения α.

7 слайд Закон преломления Падающий луч, преломленный луч и перпендикуляр к границе ра Описание слайда:

Закон преломления Падающий луч, преломленный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восставленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости

8 слайд Закон преломления n – относительный показатель преломления второй среды относ Описание слайда:

Закон преломления n – относительный показатель преломления второй среды относительно первой:   Преломление света – это изменение направления луча света при пересечении границы сред

9 слайд Вопросы для повторения 1. Как распространяется свет в однородной среде? 2.Что Описание слайда:

Вопросы для повторения 1. Как распространяется свет в однородной среде? 2.Что такое луч? 3. Скорость света в воздухе? 4. Изменяется ли скорость света в воде?

10 слайд Применение прямолинейности распространения света Прямолинейностью распростран Описание слайда:

Применение прямолинейности распространения света Прямолинейностью распространения света объясняется образование тени и полутени. При малых размерах источника получается только тень. При больших размерах источника света создаются нерезкие тени (тень и полутень).

11 слайд Применение прямолинейности распространения света Луна по своему пути вокруг З Описание слайда:

Применение прямолинейности распространения света Луна по своему пути вокруг Земли освещается Солнцем, она сама не светится.

12 слайд Строительство зданий Строительство дорог Применение прямолинейности распростр Описание слайда:

Строительство зданий Строительство дорог Применение прямолинейности распространения света Строительство мостов Определение высоты предметов

13 слайд Задача Длина тени от Останкинской телевизионной башни, освещенной солнцем, в Описание слайда:

Задача Длина тени от Останкинской телевизионной башни, освещенной солнцем, в некоторый момент времени оказалась равной 600м; длина тени от человека высотой 1,75 м в тот же момент времени была равна 2 м. Какова высота башни. Дано: СВ=600 м А1С1 = 1,75 м В1С1 =2 м Найти АС Решение. АВС ~ А1В1С1 АС : ВС=А1С1 :В1С1 АС= (АС · А1С1 ) : В1С1 АС = (600 · 1,75 ) : 2 = 525 м Ответ: 525 м

14 слайд Вопросы для повторения 1. В какую погоду образуется тень? 2. От чего зависят Описание слайда:

Вопросы для повторения 1. В какую погоду образуется тень? 2. От чего зависят размеры тени? 3.Когда тень одного и того же предмета короче?

15 слайд Применение закона отражения Законы отражения света учитываются при построении Описание слайда:

Применение закона отражения Законы отражения света учитываются при построении изображения предмета в зеркалах (плоском, вогнутом и выпуклом) и проявляются в зеркальном отражении в перископах, в прожекторах, автомобильных фарах и во многих других технических устройствах.

16 слайд Высота Солнца такая, что его лучи составляют с горизонтом угол 40о. Под каки Описание слайда:

Высота Солнца такая, что его лучи составляют с горизонтом угол 40о. Под каким углом следует расположить зеркало над краем колодцы, чтобы отраженный от него луч попадал на дно. Сделайте рисунок.

17 слайд Применение закона преломления Ход лучей в треугольной призме Описание слайда:

Применение закона преломления Ход лучей в треугольной призме

18 слайд Задачи: Луч света падает на поверхность раздела двух прозрачных сред под угло Описание слайда:

Задачи: Луч света падает на поверхность раздела двух прозрачных сред под углом 35° и преломляется под углом 25°. Чему равен угол преломления, если луч падает на эту границу раздела под углом 50°? Луч белого света падает под углом 30° на призму, преломляющий угол которой равен 45°. Определите угол между крайними лучами спектра по выходе из призмы, если показатель преломления стекла призмы для крайних лучей спектра равен 1,52 и 1,67.

19 слайд Спасибо за внимание! Описание слайда:

Спасибо за внимание!

20 слайд Список литературы https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B2%D0%B5%D1%82 http Описание слайда:

Список литературы https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B2%D0%B5%D1%82 https://yandex.ru/images/search?text=%D1%81%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D0%B5%D1%87%D0%BD%D0%B0%D1%8F%20%D0%BF%D0%BE%D0%B3%D0%BE%D0%B4%D0%B0&img_url=http%3A%2F%2Fwww.severinform.ru%2Fmedia%2Fimg%2F800x600_1311342185_solnze-appletours-ru.jpg&pos=3&rpt=simage https://yandex.ru/images/search?text=%D1%81%D0%BE%D0%BB%D0%BD%D1%86%D0%B5&img_url=http%3A%2F%2Fdreamatico.com%2Fdata_images%2Fsun%2Fsun-5.jpg&pos=0&rpt=simage http://questions-physics.ru/uchebniki_fiziki_7_8_9_klass/svetovie_luchi.html http://www.mat-analiz.ru/index/0-188 https://yandex.ru/images/search?p=1&text=%D0%BF%D0%B5%D1%80%D0%B8%D1%81%D0%BA%D0%BE%D0%BF&img_url=https%3A%2F%2Freadtiger.com%2Fimg%2Fwkp%2Fru%2FSimpleperiscopes.png&pos=35&rpt=simage http://www.inhost.com.ua/spnv/11/z11-10002/bib-hel/17/bibl/filesu/1000412.pdf

Список литературы https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B2%D0%B5%D1%82 http

Курс повышения квалификации

Список литературы https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B2%D0%B5%D1%82 http

Курс повышения квалификации

Список литературы https://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%A1%D0%B2%D0%B5%D1%82 http

Курс повышения квалификации

Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

Выберите категорию: Все категорииАлгебраАнглийский языкАстрономияБиологияВнеурочная деятельностьВсеобщая историяГеографияГеометрияДиректору, завучуДоп. образованиеДошкольное образованиеЕстествознаниеИЗО, МХКИностранные языкиИнформатикаИстория РоссииКлассному руководителюКоррекционное обучениеЛитератураЛитературное чтениеЛогопедия, ДефектологияМатематикаМузыкаНачальные классыНемецкий языкОБЖОбществознаниеОкружающий мирПриродоведениеРелигиоведениеРодная литератураРодной языкРусский языкСоциальному педагогуТехнологияУкраинский языкФизикаФизическая культураФилософияФранцузский языкХимияЧерчениеШкольному психологуЭкологияДругое

Выберите класс: Все классыДошкольники1 класс2 класс3 класс4 класс5 класс6 класс7 класс8 класс9 класс10 класс11 класс

Выберите учебник: Все учебники

Выберите тему: Все темы

также Вы можете выбрать тип материала:

loading

Общая информация

Номер материала: ДБ-018707

Похожие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Презентация к уроку по теме «Отражение и преломление света «

Инфоурок › Физика ›Презентации›Презентация к уроку по теме «Отражение и преломление света » Раздел -Оптика

Описание презентации по отдельным слайдам:

1 слайд Раздел -Оптика Описание слайда:

Раздел -Оптика

2 слайд Тема урока: Законы отражения и преломления. Описание слайда:

Тема урока: Законы отражения и преломления.

3 слайд Сегодня на уроке мы: Познакомимся с явлением преломления и отражения света; С Описание слайда:

Сегодня на уроке мы: Познакомимся с явлением преломления и отражения света; Сформулируем законы преломления и отражения; Выясним, что такое полное внутреннее отражение; Рассмотрим пример применения законов преломления и отражения, полного внутреннего отражения; Решим несколько задач и выполним небольшую практическую работу.

4 слайд Давайте вспомним Природа света Скорость света Принцип Гюйгенса Описание слайда:

Давайте вспомним Природа света Скорость света Принцип Гюйгенса

5 слайд Природа света Исаак Ньютон корпускулярная теория (свет – поток частиц) Христи Описание слайда:

Природа света Исаак Ньютон корпускулярная теория (свет – поток частиц) Христиан Гюйгенс волновая теория (свет – волна) 17 век 19 век Джеймс Кларк Максвелл – электромагнитная природа света 20 век Макс Планк – квантовая природа света

6 слайд Давайте вспомним Природа света Скорость света Принцип Гюйгенса Описание слайда:

Давайте вспомним Природа света Скорость света Принцип Гюйгенса

7 слайд Скорость света 1676 г. Оле Рёмер Период обращения Земли – 1 год Период обраще Описание слайда:

Скорость света 1676 г. Оле Рёмер Период обращения Земли – 1 год Период обращения Юпитера – 11,9 лет

8 слайд Скорость света 1849 г. Ипполит Физо Описание слайда:

Скорость света 1849 г. Ипполит Физо

9 слайд Скорость света Описание слайда:

Скорость света

10 слайд Давайте вспомним Природа света Скорость света Принцип Гюйгенса Описание слайда:

Давайте вспомним Природа света Скорость света Принцип Гюйгенса

11 слайд Принцип Гюйгенса Каждая точка среды, до которой дошла волна, сама становится Описание слайда:

Принцип Гюйгенса Каждая точка среды, до которой дошла волна, сама становится источником вторичных волн. Фронт первичной волны – это огибающая фронтов вторичных волн. точечный источник

12 слайд Как вы думаете?! Можно ли создать шапку-невидимку? Плащ – невидимку, как у Га Описание слайда:

Как вы думаете?! Можно ли создать шапку-невидимку? Плащ – невидимку, как у Гарри Поттера?

13 слайд Историческая справка Попытки определить закон преломления делал еще известный Описание слайда:

Историческая справка Попытки определить закон преломления делал еще известный астроном Клавдий Птолемей из Александрии. Но измерения в ту пору были довольно неточными, поэтому Птолемей решил, что отношение угла падения к углу преломления является постоянным в определенной среде. Верно определена формула преломления света была лишь в 17-м веке. Экспериментально ее установил ученый В. Снеллиус из Голландии в 1621 г. Независимо от него, закон преломления был открыт и Р. Декартом.

14 слайд Декарт Рене (31.III.1596 - 11.II.1650) французский философ, физик, математик Описание слайда:

Декарт Рене (31.III.1596 — 11.II.1650) французский философ, физик, математик и физиолог. В 1638 году вышел в свет труд «Диоптрика», где содержались законы распространения, отражения и преломления света. Декарт положил начало оптике как науке.

15 слайд Отражение света Закон отражения света: луч падающий на поверхность, луч отраж Описание слайда:

Отражение света Закон отражения света: луч падающий на поверхность, луч отраженный и перпендикуляр, восставленный в точке падения лежат в одной плоскости; угол отражения равен углу падения. А А2 В А1 В2 В1 D С М N

16 слайд Отражение света Описание слайда:

Отражение света

17 слайд Отражение света Зеркальное отражение (гладкая поверхность) Рассеянное отражен Описание слайда:

Отражение света Зеркальное отражение (гладкая поверхность) Рассеянное отражение (шероховатая поверхность)

18 слайд Полное внутреннее отражение света В природе примерами полного отражения являю Описание слайда:

Полное внутреннее отражение света В природе примерами полного отражения являются различные миражи и фата-моргана. Они возникают в результате отражения на границе слоев воздуха с различной температурой. Кроме того, полное отражение света объясняет и яркий блеск драгоценных камней, когда каждый входящий луч образует множество ярких исходящих лучей. Если, находясь под водой, посмотреть на поверхность под определенным углом, можно увидеть не то, что находится в воздухе, а зеркальное изображение предметов, находящихся под водой. Это еще один пример полного внутреннего отражения

19 слайд Распространение света В однородной среде свет распространяется прямолинейно. Описание слайда:

Распространение света В однородной среде свет распространяется прямолинейно. На границе двух сред свет меняет свое направление – преломляется.

20 слайд Преломление света – это изменение направления луча света при пересечении гран Описание слайда:

Преломление света – это изменение направления луча света при пересечении границы между средами

21 слайд Давайте подумаем? Почему при переходе из одной среды в другую луч меняет напр Описание слайда:

Давайте подумаем? Почему при переходе из одной среды в другую луч меняет направление? Что может быть разного в этих средах?

22 слайд Показатель преломления С=300 000 км/с- скорость света в вакууме V- скорость с Описание слайда:

Показатель преломления С=300 000 км/с- скорость света в вакууме V- скорость света в среде. С > V.

23 слайд Закон преломления света Падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к Описание слайда:

Закон преломления света Падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β есть величина, постоянная для двух данных сред:

24 слайд Преломление света Закон преломления света: луч падающий на поверхность, луч п Описание слайда:

Преломление света Закон преломления света: луч падающий на поверхность, луч преломленный и перпендикуляр, восставленный в точке падения лежат в одной плоскости; отношения синуса угла падения к синусу угла отражения есть величина постоянная для данных двух сред. А А2 В А1 В2 В1 D С М N

25 слайд Преломление света Описание слайда:

Преломление света

26 слайд Преломление света Описание слайда:

Преломление света

27 слайд Преломление света Описание слайда:

Преломление света

28 слайд Видео фрагмент Описание слайда:

Видео фрагмент

29 слайд Преломление света Прохождение луча света через призму Если вещество призмы бо Описание слайда:

Преломление света Прохождение луча света через призму Если вещество призмы более плотное чем окружающая среда, то луч света, пройдя сквозь призму отклоняется к ее основанию. n1 n2 n1<n2

30 слайд Зависимость угла преломления от угла падения Описание слайда:

Зависимость угла преломления от угла падения

31 слайд М N Явление полного отражения наблюдается при переходе света из оптически бол Описание слайда:

М N Явление полного отражения наблюдается при переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную. Полное отражение n2<n1 n1

32 слайд Полное отражение Описание слайда:

Полное отражение

33 слайд Это интересно. Поскольку существует преломление света в воздухе, восход Солнц Описание слайда:

Это интересно. Поскольку существует преломление света в воздухе, восход Солнца мы видим раньше, а закат – позже, чем видели бы в том случае, если бы не было атмосферы. Вследствие преломления лучей солнечный диск около линии горизонта кажется несколько сплющенным. Когда свет переходит из менее плотной в более плотную среду, угол преломления света меньше, чем угол падения, и наоборот

34 слайд Применение Описание слайда:

Применение

35 слайд Применение Описание слайда: 36 слайд Применение Описание слайда: 37 слайд излучение газоразрядных ламп имеет меньшую длину волны 470 нм вместо 550 нм Описание слайда:

излучение газоразрядных ламп имеет меньшую длину волны 470 нм вместо 550 нм у галогенных ламп, что при одинаковой высоте микронеровности (шероховатости) отражающей поверхности, согласно следствию из закона Релея, приводит к значительному увеличению угла рассеяния отраженного излучения. Вот почему практически все ксеноновые фары слепят. Чтобы исключить ослепление они должны иметь более высокий класс отражающей поверхности рефлектора, а это далеко не все фирмы, даже очень хорошие, могут выполнить».

38 слайд излучение газоразрядных ламп имеет меньшую длину волны 470 нм вместо 550 нм Описание слайда: 39 слайд Шапка-невидимка? Описание слайда:

Шапка-невидимка?

40 слайд Световод Описание слайда:

Световод

41 слайд Световод Описание слайда: 42 слайд А где ещё можно наблюдать законы отражения и преломления? Описание слайда:

А где ещё можно наблюдать законы отражения и преломления?

43 слайд А где ещё можно наблюдать законы отражения и преломления? 1.В воде предмет Описание слайда:

А где ещё можно наблюдать законы отражения и преломления? 1.В воде предмет

44 слайд А где ещё можно наблюдать законы отражения и преломления? 1.В воде предмет 2. Описание слайда:

А где ещё можно наблюдать законы отражения и преломления? 1.В воде предмет 2.Солнечный зайчик

45 слайд Задачи Луч света падает на плоскую границу раздела двух сред. Угол падения ра Описание слайда:

Задачи Луч света падает на плоскую границу раздела двух сред. Угол падения равен 40°, угол между отраженным и преломленным лучом 110°. Чему равен угол преломления?

46 слайд Практическая работа С помощью лазерной ручки , призмы повторить эксперимент и Описание слайда:

Практическая работа С помощью лазерной ручки , призмы повторить эксперимент и зарисовать ход лучей в тетради.

47 слайд Задачи . Найдите угол преломления луча падающего под углом 30° из воздуха на Описание слайда:

Задачи . Найдите угол преломления луча падающего под углом 30° из воздуха на стекло с показателем преломления 1,6. (Ответ: 18,2° ) Угол падения равен 30°, угол между падающим и преломленным 140°. В какой среде луч распространялся в начале: оптически более плотной или менее плотной?

48 слайд Сегодня на уроке Узнали … Экспериментально проверили… Запомнили … Описание слайда:

Сегодня на уроке Узнали … Экспериментально проверили… Запомнили …

49 слайд Сегодня на уроке Узнали … Экспериментально проверили… Запомнили … Описание слайда: 50 слайд Домашнее задание Подготовить сообщение на тему: «Мираж», «Радуга». § 60 Описание слайда:

Домашнее задание Подготовить сообщение на тему: «Мираж», «Радуга». § 60

Домашнее задание Подготовить сообщение на тему: «Мираж», «Радуга». § 60

Курс повышения квалификации

Домашнее задание Подготовить сообщение на тему: «Мираж», «Радуга». § 60

Курс повышения квалификации

Домашнее задание Подготовить сообщение на тему: «Мираж», «Радуга». § 60

Курс повышения квалификации

Найдите материал к любому уроку,
указав свой предмет (категорию), класс, учебник и тему:

Выберите категорию: Все категорииАлгебраАнглийский языкАстрономияБиологияВнеурочная деятельностьВсеобщая историяГеографияГеометрияДиректору, завучуДоп. образованиеДошкольное образованиеЕстествознаниеИЗО, МХКИностранные языкиИнформатикаИстория РоссииКлассному руководителюКоррекционное обучениеЛитератураЛитературное чтениеЛогопедия, ДефектологияМатематикаМузыкаНачальные классыНемецкий языкОБЖОбществознаниеОкружающий мирПриродоведениеРелигиоведениеРодная литератураРодной языкРусский языкСоциальному педагогуТехнологияУкраинский языкФизикаФизическая культураФилософияФранцузский языкХимияЧерчениеШкольному психологуЭкологияДругое

Выберите класс: Все классыДошкольники1 класс2 класс3 класс4 класс5 класс6 класс7 класс8 класс9 класс10 класс11 класс

Выберите учебник: Все учебники

Выберите тему: Все темы

также Вы можете выбрать тип материала:

loading

Проверен экспертом

Общая информация

Номер материала: ДБ-232293

Похожие материалы

Вам будут интересны эти курсы:

Оставьте свой комментарий

Отражение и преломление света | Science Primer

Свет — это сложное явление. Он проявляет свойства как волны * , так и свойств частицы. Его точная природа до конца не изучена, и эта сложность затрудняет описание всех свойств света одной моделью. В результате разные модели описывают разные аспекты поведения света. Теория электромагнитных волн объясняет способность света перемещаться в вакууме. С другой стороны, модель световых лучей может описывать взаимодействия между светом и веществом.


Воздух (n = 1) Вода (n = 1,33) Кукурузное масло (n = 1,47) Стекло (n = 1,5) Волоконно-оптический кабель (n = 1,6) Бриллиант (n = 2,4)

Воздух (n = 1) Вода (n = 1,33) Кукурузное масло (n = 1,47) Стекло (n = 1,5) Волоконно-оптический кабель (n = 1,6) Бриллиант (n = 2,4)

Угол падения превышает критический угол.
Возникает полное внутреннее отражение * .

Сброс

Квартир:

Показать / Скрыть:


* примечание — На этом рисунке угол проходящего луча называется углом передачи и обозначается как θ t .Многие источники (включая другие страницы на этом сайте) называют этот угол углом преломления * .

Модель световых лучей предполагает, что свет распространяется по прямой линии через прозрачные среды, такие как воздух или вода. Модель также предполагает, что световые лучи ведут себя предсказуемым образом, когда они сталкиваются с поверхностями, такими как граница раздела между различными средами (например, воздухом и водой) или поверхностью непрозрачного объекта. Это позволяет предсказать путь, по которому будет следовать световой луч, когда он будет двигаться от своей исходной точки к тому месту, где он в конечном итоге переходит в другую форму энергии, такую ​​как тепло.

Повседневные примеры поверхностей, сталкивающихся со светом, включают движение света из воздуха в воду в бассейне, через стекло оконного стекла или на непрозрачную поверхность, такую ​​как камень или тыльная сторона руки.

Когда световой луч встречается с поверхностью, происходит одно или несколько из следующих трех событий: световой луч:

  1. Отражается от поверхности и уходит в другом направлении.
  2. Переходит от одного носителя к другому и продолжает движение по новому прямому пути.
  3. Впитывается.

Часто происходит более одного из них. Преобладающее поведение зависит от типа интерфейса и угла, под которым луч света падает на поверхность.

Следующие термины используются для описания поведения световых лучей: Световой луч, падающий на поверхность, — это падающий луч * . Угол, под которым он падает на поверхность, — это угол падения. Этот угол определяется как угол, под которым падающий луч образует нормаль * (перпендикулярно) к поверхности.Путь, по которому световой луч будет следовать после столкновения с поверхностью, можно предсказать на основе угла падения и информации о поверхности.

Световые лучи, отражающие свет, подчиняются закону отражения. Закон отражения гласит, что угол отражения * равен углу падения.

Световые лучи, проходящие через границу раздела, считаются проходящими лучами. Эти лучи изгибаются. Этот изгиб называется преломлением. Направление и величина преломления зависят от относительной плотности двух сред и угла падения.

преломленные световые лучи ведут себя следующим образом:

  • Свет, перемещающийся от более плотной среды к менее плотной, преломляется от нормали. Такое поведение проявляется в перемещении света из воды в воздух.
  • Свет, перемещающийся от менее плотной среды к более плотной, преломляется в направлении нормали. Такое поведение проявляется в движении света из воздуха в воду.
  • Чем больше разница в плотности * между двумя средами, тем больше преломление.
  • Чем больше угол падения, тем больше преломление.
  • Для света, перемещающегося из более плотной среды в менее плотную, существует критический угол * , за которым свет не будет проходить через границу раздела. Световой луч с углом падения, равным критическому углу или превышающим его, будет отражаться по закону отражения.

Интерактивная иллюстрация в верхней части этой страницы исследует модели отражения и преломления световых лучей, которые попадают в различные границы раздела под разными углами падения.Ниже представлен видеообзор рассматриваемых концепций. Проверьте свое понимание концепций, охватываемых набором задач на отражение и преломление.

Обзор отражения / преломления

Связанное содержимое

  • Иллюстрации
  • Наборы задач
.

Мы не можем найти эту страницу

(* {{l10n_strings.REQUIRED_FIELD}})

{{l10n_strings.CREATE_NEW_COLLECTION}} *

{{l10n_strings.ADD_COLLECTION_DESCRIPTION}}

{{}} L10n_strings.COLLECTION_DESCRIPTION {{AddToCollection.description.length}} / 500 {{l10n_strings.TAGS}} {{$ Пункт}} {{}} l10n_strings.PRODUCTS {{}} L10n_strings.DRAG_TEXT

{{l10n_strings.DRAG_TEXT_HELP}}

{{}} L10n_strings.LANGUAGE {{$ Select.selected.display}}

{{article.content_lang.display}}

{{}} L10n_strings.AUTHOR

{{l10n_strings.AUTHOR_TOOLTIP_TEXT}}

{{$ Выбора.selected.display}} {{}} L10n_strings.CREATE_AND_ADD_TO_COLLECTION_MODAL_BUTTON {{}} L10n_strings.CREATE_A_COLLECTION_ERROR ,

Отражение и преломление света и его приложения

Поведенческие характеристики света: отражение и преломление

Два наиболее наблюдаемыми поведенческими характеристиками света являются отражение и преломление . Этот центр пытается исследовать отражение и преломление света, и его применение в повседневной жизни.

Отражение:
Отражение это отражение света от поверхности, простейший пример — отражение лазерного луча от зеркала.При иллюстрации отражения свет необходимо провести «нормальной» линией; 90 o к отражающей поверхности. Свет распространяется по прямой линии и отображается в виде особой линии при демонстрации отражения.

Когда свет отражается от плоского зеркала, угол падения равен угол отражения — математически: i = r , как на диаграмме ниже. (The углы падения и отражения — это угол, измеряемый между лучом и нормальный).

Отражение света действует таким же образом, когда он отражается от вогнутых или выпуклых зеркал ( i = r ), но из-за кривизны отражающей поверхности заставляет свет фокусироваться (будь то внутренняя или внешняя).

В вогнутых зеркалах свет направляется в точку фокусировки в пределах изгиба зеркала. Примеры их практического применения — везде, где необходимо сфокусировать лучи света, например, в стоматологических зеркалах, факелах или фарах.

Выпуклые зеркала рассеивают лучи света, причем фокус фактически находится внутри кривой.Их можно применять везде, где требуется расширенное поле зрения, например, в зеркалах на стоянках и в автобусах.

На приведенных ниже схемах показано отражение света от вогнутого и выпуклого зеркала.

Refraction:

Преломление света включает в себя «искривление» света при его перемещении из одной среды в другую и является результатом изменения скорости света. Пример такого «сгибания» можно увидеть, когда ложка помещена в стакан с водой.

При переходе из одной среды в более плотную среду свет отклоняется к нормали (и наоборот).Преломление света подчиняется закону Снеллиуса: Sin i / Sin r = n 2 / n 1 = v 1 / v 2 = π 1 / π 2 . Показатель преломления ( n ) волны, перемещающейся из одной среды в другую, представляет собой отношение синуса угла падения к синусу угла отражения. Показатель преломления указывает на величину изгиба (изменение скорости), которое произойдет; показатель преломления света в вакууме равен 1.

Полное внутреннее отражение

Полное внутреннее отражение происходит, когда свет перемещается из прозрачной среды в воздух и изгибается настолько, что полностью отражается внутрь (как показано синим лучом на диаграмме справа).

Есть два условия, которые должны быть выполнены для полного внутреннего отражения:

  1. Внутренняя среда имеет более высокий показатель преломления, чем внешняя среда.
  2. Угол падения должен превышать критический угол ( i> c ).

Популярность полного внутреннего отражения для целей связи неуклонно росла за последние несколько лет, поскольку свет может перемещаться значительно быстрее электричества, и можно закодировать значительно больше информации. Полное внутреннее отражение используется в таких технологиях, как оптические кабели.


,

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о