Krististudio.ru

Онлайн образование
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Видео преломление света

Видео преломление света

Письмо с инструкцией по восстановлению пароля
будет отправлено на вашу почту

  • Главная
  • 8-Класс
  • Физика
  • Видеоурок «Преломление света. Закон преломления»

Познакомимся теперь с явлением, при котором лучи меняют направление своего распространения при переходе из одной среды в другую. Явление называется, преломление света на границе раздела двух сред. Взгляните на рисунки.

Если посмотреть на сосуд сбоку, то можно заметить, что часть карандаша, находящаяся в воде, кажется сдвинутой в сторону.

Луч, выходящий из лазера, преломляется, дойдя до стеклянной стенки аквариума, то есть изменил направление при переходе из воздуха через стекло в воду.

Преломлением света – это явление изменения направления световой волны при переходе из одной среды в другую.

Рассмотрим по рисункам примеры преломления светового луча на границах воздуха и воды, воздуха и стекла, воды и стекла.

При сравнении видно, что пара сред «воздух-стекло» преломляет свет сильнее, чем пара сред «воздух-вода». Почему свет преломляется по-разному при прохождении различных сред? Стоит выяснить каковы причины преломления света. Этой причиной является разная скорость света в средах (веществах).

Введем новую величину:

nабс = n – абсолютный показатель преломления светав данной среде.

Эта величина характеризует во сколько раз скорость света в данной среде меньше, чем в воздухе (в вакууме, скорость света в вакууме равна 3∙108м/с), т.е.:

(абсолютный показатель преломления равен отношению скорости света в вакууме к скорости света в среде).

Чем больше абсолютный показатель вещества, тем меньше скорость света в среде, то есть тем более плотная среда, и наоборот. Сравним значения показателей преломления по таблице. Эти значения измерены при 20 °С для жёлтого света. При другой температуре или другом цвете света показатели будут иными.

Показатель преломления в воздухе равен 1,0003; в воде – 1,33; в стекле – 1,5 –2.

Вывод: чем больше показатель преломления отличается от единицы, тем больше угол, на который отклоняется луч, переходя из вакуума в среду. Как раз на рисунке показаны разные углы преломления.

Почему в разных средах свое значение показателя преломления? Потому что абсолютный показатель преломления зависит: от температуры среды, от плотности среды, от наличия в ней деформаций, от магнитных и электрических свойств среды.

Исходя из сказанного, можно отметить, что пары сред, прозрачные для оптических излучений, обладают различной преломляющей способностью,

Характеризующейся относительным показателем преломления.Он вычисляется по формуле, которую укажем позже.

Выяснив причину преломления света, перейдем к закону его преломления. Для этого рассмотрим характеристики светового луча, падающего на границу раздела двух прозрачных сред I и II. Обратимся к рисунку, пусть луч света падает на первую среду, а затем изменяет направление и переходит во вторую среду, или как говорят, преломляется.

Читать еще:  Вязания кофты спицами показать видео

Где OZ – преломленный луч, указывающий направления распространения световой волны во II-ой среде.

АВ – граница раздела двух сред.

т.О – точка падения луча на границу раздел.

∠ β – угол преломления – угол между преломлённым лучом и продолжением перпендикуляра, восстановленного в точке падения луча на данную поверхность.

∠ α – угол между падающим лучом СО и перпендикуляром, восстановленным в точку О.

Теперь соберем в едино сказанные утверждения и обобщим. Итак, световой луч, падающий на АВ под любым углом падения неравным нулю:

a) частично отражается

b) частично переходит в другую среду

c) при изменении угла падения, изменяется угол преломления, но при переходе луча света в среду с большей оптической плотностью угол преломления меньше угла падения; при переходе луча света из оптически более плотной среды в среду менее плотную угол преломления больше угла падения

d) падающий луч и преломленный луч взаимно обратимы, то есть их можно поменять местами и ход лучей не поменяется. (см. рисунок).

e) падающий световой луч на АВ не преломляется, если: луч падает пол углом 90°, если абсолютные показатели прозрачных сред одинаковы, то угол преломления равен углу падения.

f) при любом угле падения, неравным нулю, выполняется законы преломления света.

1. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления величина постоянная для двух прозрачных сред и называется относительным показателем преломления второй среды, относительно первой.

(отношение синуса альфа к синусу бета равно относительному показателю второй среды относительно первой), где

(относительный показатель преломления двух сред равен отношению абсолютного показателя второй среды к абсолютному показателю первой среды) или

(относительный показатель преломления двух сред равен отношению скорости света в первой среде к скорости света второй среды)

2. Луч, падающий и луч преломлённый, а также перпендикуляр к границе раздела сред в точке излома луча лежат в одной плоскости.

Преломление света (Гребенюк Ю.В.)

Этот видеоурок доступен по абонементу

У вас уже есть абонемент? Войти

На этом уроке мы узнаем, что такое преломление света, каким законам оно подчиняется. Объясним некоторые явления, происходящие в повседневной жизни, связанные с преломлением света

На прошлых уроках мы говорили о плоских зеркалах и обсуждали законы отражения света. На этом уроке, тема которого: «Преломление света», мы рассмотрим ещё один эффект, наблюдающийся при попадании света на границу раздела двух сред.

Читать еще:  Манишка для малыша спицами видео

Разветвление: Объяснение некоторых явлений

Преломление часто встречается в повседневной жизни и воспринимается нами как обыденное явление, например ложка, которая находится в стакане с чаем и выглядит поломанной на границе раздела воздух – вода (см. Рис. 8). Преломление и отражение света в каплях воды порождает радугу, а многократным преломлением в мелких прозрачных элементах структуры (снежинках, волокнах бумаги, пузырьках) объясняется свойство матовых, не зеркальных отражающих поверхностей (белый снег, бумага, белая пена).

Луч света из-за преломления может искривляться. Если бросить в большой сосуд с водой много сахара, не размешивая, и через несколько минут посветить сбоку лучом лазерной указки, то можно увидеть искривление луча (см. Рис. 9). Это связано с тем, что растворение сахара в воде происходит неравномерно и образуется множество слоёв с разными коэффициентами преломления, следовательно, на границе каждого слоя луч немного преломляется.

Рис. 8. Искривление ложки в результате преломления света (Источник)

Рис. 9. Искривление луча в сосуде с водой и сахаром

Опыт, наглядно демонстрирующий преломление света. Общие сведения о преломлении

Проведём опыт, для которого понадобятся лазерная указка, сосуд с жидкостью, а также экран в виде листа бумаги. Направляем луч лазерной указки на поверхность сосуда с водой (см. Рис. 1). Видим:

1. луч отражается от поверхности воды (точка на экране);

Рис. 1. Опыт, демонстрирующий преломление света

2. луч проходит дальше, но под другим углом к поверхности стола (это явление получило название преломление света).

Преломление света – изменение направления распространения света в случае его прохождения через границу раздела двух сред.

Первое упоминание о преломлении света можно найти в работах древнегреческого философа Аристотеля, который задавался вопросом, почему палка в воде кажется сломанной.

Разветвление: Полное внутреннее отражение

Существует эффект полного внутреннего отражения. Рассмотрим пример, когда преломление света будет происходить на границе «стекло (показатель преломления ) – воздух ()». В этом случае , а угол падения α будет меньше угла преломления γ (), так как стекло является более оптически плотной средой (см. Рис. 4).

Рис. 4. Схема преломления и отражения луча света при переходе из стекла в воздух

Если n – показатель преломления стекла относительно воздуха, то показатель преломления воздуха относительно стекла – . Тогда закон преломления света можно записать таким образом:

Читать еще:  Ремонт жидкой кожей видео

При увеличении угла падения увеличивается и угол преломления, то есть при угле падения, близком к 90 преломлённый луч практически исчезает, а вся энергия падающего луча переходит в энергию отражённого.

При предельном значении угла падения (α) преломлённый луч распространяется вдоль границы раздела двух сред, то есть угол преломления (γ) равен 90 (см. Рис. 5). Однако заметить распространение преломлённого луча вдоль границы раздела двух сред практически невозможно, так как интенсивность светового луча становится близкой к 0.

Рис. 5. Схема преломления и отражения луча света при переходе из стекла в воздух при предельном угле падения

Уравнение для нахождения предельного угла падения () можно записать так:

,

так как угол преломления , а

Например, для воды значение n равно 1,33, следовательно, значение предельного угла равно:

Если световой луч падает на границу раздела двух сред под углом, большим предельного угла падения, то в этом случае луч не проникает во вторую среду и полностью отражается – явление полного внутреннего отражения. Необходимым условием для полного внутреннего отражения является движение луча из оптически более плотной среды в оптически менее плотную среду.

Явление полного внутреннего отражения используется в волоконной оптике для передачи сигналов на большие расстояния. При входе в световод падающий луч направляется под углом, заведомо большим предельного, что обеспечивает отражение луча без потери энергии (см. Рис. 6).

Рис.6. Оптическое волокно (Источник)

Волоконные световоды также применяются в медицине. Например, световод вводят в желудок или в область сердца для освещения или наблюдения участков этих органов.

В морских биноклях внутреннее отражение используют для того, чтобы свет мог пройти через несколько линз при относительно маленьком корпусе аппарата (см. Рис. 7).

В ювелирном деле огранка камней подбирается так, чтобы на каждой грани наблюдалось полное отражение.

Рис. 7. Прохождение света в морском бинокле (Источник)

Причины преломления. Абсолютный показатель преломления

В таблице 1 представлены скорости света в различных средах. Видим, например, что в воде скорость света в 1,33 раза меньше, чем в вакууме; когда свет переходит из воды в алмаз, его скорость уменьшается ещё в 1,8 раза. Именно изменение скорости света в случаи перехода из одной прозрачной среды в другую является причиной преломления.

Абсолютный показатель преломления вещества (n) – величина, равная отношению скорости света в вакууме к скорости света в данной среде.

,

где c – скорость света в вакууме; v – скорость света в данной среде.

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector