Заломлення світла (7 клас) - Гіпермаркет знань

Гіпермаркет знань >> фізика >> Фізика 7 клас >> Заломлення світла

• Чому ложка, опущена в склянку з водою, здається нам зламаною на кордоні повітря і води? Що таке оптична щільність середовища? Як поводиться світло, переходячи з одного середовища в іншу? Про все це ви дізнаєтесь з цього параграфа.

1. Проводимо досліди з заломлення світла

Проведемо такий експеримент. Направимо на поверхню води в широкому посудині вузький пучок світла під деяким кутом до поверхні. Ми зауважимо, що в точках падіння промені не тільки відбиваються від поверхні води, але і частково проходять в воду, змінюючи при цьому свій напрямок (рис. 3.33).

• Зміна напрямку поширення світла в разі його проходження через кордон розділу двох середовищ називають заломленням світла .

Перша згадка про заломлення світла можна знайти в роботах давньогрецького філософа Аристотеля, який задавався питанням: чому палиця в воді здається зламаною? А в одному з давньогрецьких трактатів описаний такий досвід: «Треба встати так, щоб плоске кільце, покладене на дно посудини, сховалося за його краєм. Потім, не змінюючи положення очей, налити в посудину воду.

Мал. 3.33 Схема досвіду по демонстрації заломлення світла. Переходячи з повітря у воду, промінь світла змінює свій напрямок, зміщуючись до перпендикуляру, восставленний в точці падіння променя

Луч світла переломив на поверхні води, і кільце стане видимим ». Аналогічний досвід проілюстрований на рис. 3.34.

2. З'ясовуємо причину заломлення світла

Так чому ж світло, переходячи з одного середовища в іншу, змінює свій напрямок?
Ми вже знаємо, що світло в вакуумі поширюється хоча і з величезною, але тим не менше кінцевої швидкістю - близько 300 000 км / с. У будь-якому іншому середовищі швидкість світла менше, ніж у вакуумі.

Мал. 3.34 На малюнку і схемою зліва в чашці немає води: пучок світла, відбитий монетою, не потрапляє в око спостерігача, тому він не бачить монети . На малюнку і схемою справа в чашку налита вода: відбитий монетою світло, заломлюючись на кордоні «вода - повітря», досягає очі спостерігача - його очей розташований так само, як і колись, але монета стає для спостерігача видимої

Наприклад, у воді швидкість світла в 1,33 рази менше, ніж у вакуумі; коли світло переходить з води в алмаз, його швидкість зменшується ще в 1,8 рази; в повітрі швидкість поширення світла в 2,4 рази більше, ніж в алмазі, і лише трохи (~ 1,0003 рази) менше швидкості світла у вакуумі. Саме зміна швидкості світла в разі переходу з однієї прозорого середовища в іншу є причиною заломлення світла.

Прийнято говорити про оптичної щільності середовища: чим менше швидкість поширення світла в середовищі, тим більшою є оптична щільність середовища.

Так, повітря має більшу оптичну щільність, ніж вакуум, оскільки в повітрі швидкість світла дещо менше, ніж у вакуумі. Оптична щільність води менше, ніж оптична щільність алмаза, оскільки швидкість світла у воді більше, ніж в алмазі.

Чим більше відрізняються оптичні щільності двох середовищ, тим більше заломлюється світло на кордоні їх розділу. Іншими словами, чим більше змінюється швидкість світла на межі поділу двох середовищ, тим сильніше він заломлюється.

3. Встановлюємо закономірності заломлення світла

Розглянемо явище заломлення світла докладніше. Для цього знову скористаємося оптичної шайбою. Встановивши в центрі диска скляний напівциліндр, направимо на нього вузький пучок світла (рис. 3.35). Частина пучка відіб'ється від поверхні напівциліндра, а частина пройде крізь нього, змінивши свій напрямок (переломив).

На схемі праворуч промінь SO задає напрямок падаючого пучка світла, промінь OK - напрямок відбитого пучка, промінь OB - напрямок переломленого пучка; MN - перпендикуляр , Восставленний в точці падіння променя SO.

Мал. 3.35. Спостереження заломлення світла за допомогою оптичної шайби.

Всі зазначені промені лежать в одній площині - в площині поверхні диска.

Кут, утворений заломленим променем і перпендикуляром до межі поділу двох середовищ, восставленний в точці падіння променя, називається кутом заломлення.

Якщо тепер збільшити кут падіння, то ми побачимо, що збільшиться і кут заломлення. Зменшуючи кут падіння, ми помітимо зменшення кута заломлення (рис. 3.36).

Співвідношення значень кута падіння і кута заломлення в разі переходу пучка світла з одного середовища в іншу залежить від оптичної щільності кожної з середовищ. Якщо, наприклад, світло падає з повітря в скло (рис. 3.36, а), то кут заломлення завжди буде меншим, ніж кут падіння . Якщо ж промінь світла направити зі скла в повітря (рис. 3.36, б), то кут заломлення завжди буде більшим, ніж кут падіння .

Мал. 3. 36. Промені світла, що йдуть, наприклад, від камінчика К, що лежить на дні водойми, переломлюються на кордоні «вода - повітря». В результаті ми бачимо уявне зображення камінця - K1 і, відповідно, уявне зображення дна. Таким чином, визначаючи на око глибину водойми, ми помиляємося: нам здається, що глибина водойми - h1 замість реальної глибини h. (Чим менше кут, під яким ми розглядаємо дно, тим більше похибка.)

Нагадаємо, що оптична щільність скла більше оптичної щільності повітря, і сформулюємо закономірності заломлення світла.

1. Промінь падаючий, промінь переломлений і перпендикуляр до межі поділу двох середовищ, восставленний в точці падіння променя, лежать в одній площині .

2. Існують такі співвідношення між кутом падіння і кутом заломлення:

а) у разі збільшення кута падіння збільшується і кут заломлення;

б) якщо промінь світла переходить із середовища з меншою оптичною густиною в середу з більшою оптичною щільністю, то кут заломлення буде менше, ніж кут падіння;

в) якщо промінь світла переходить із середовища з більшою оптичною щільністю в середу з меншою оптичною густиною, то кут заломлення буде більшим, ніж кут падіння.

(Слід зазначити, що в старших класах, після вивчення курсу тригонометрії, ви глибше познайомитеся з заломленням світла і дізнаєтеся про нього на рівні законів.)

4. Пояснюємо заломленням світла деякі оптичні явища

Коли ми, стоячи на березі водойми, намагаємося на око визначити його глибину, вона завжди здається меншою, ніж є насправді. Це явище пояснюється заломленням світла (рис. 3.37).

наслідком заломлення світла в атмосфері Землі є той факт, що ми бачимо Сонце і зірки трохи вище їх реального стану (рис. 3.38). Заломленням світла можна пояснити ще багато природних явищ: виникнення міражів, веселки і ін.

Явище заломлення світла є основою роботи численних оптичних пристроїв (рис. 3.39). З деякими з них ми познайомимося в наступних параграфах, з деякими - в ході подальшого вивчення фізики.

Мал. 3. 38. Пучок світлових променів, що йде від Сонця (положення Сонця - S), заломлюється (крива а) в атмосфері Землі. Спостерігачеві здається, що світло поширюється по прямій b і що Сонце розташоване вище, ніж насправді (положення S1)

• підводимо підсумки

Світловий пучок, падаючи на кордон розділу двох середовищ, що мають різну оптичну щільність, ділиться на два пучка. Один з них - відбитий - відбивається від поверхні, підкоряючись законам відбиття світла. Другий - переломлений - проходить через кордон розділу в інше середовище, змінюючи свій напрямок.

Причина заломлення світла - зміна швидкості світла в разі переходу з одного середовища в іншу. Якщо під час переходу світла з одного середовища в іншу швидкість світла зменшилася, то кажуть, що світло перейшов з середовища з меншою оптичною густиною в середу з більшою оптичною щільністю, і навпаки.

Заломлення світла відбувається за певними законам .

Мал. 3. 39. Оптичні пристрої, робота яких базується на явищі заломлення світла

• Контрольне питання

1. Яке явище ми спостерігаємо, коли світло проходить через кордон розділу двох середовищ?

2. Які досліди підтверджують явище заломлення світла на межі поділу двох середовищ?

3. У чому причина заломлення світла?

4. Швидкість світла в воді в 1,3 рази менше, ніж швидкість світла в повітрі. Яке середовище має більшу оптичну щільність?

5. Який кут називається кутом заломлення?

6. Сформулюйте закономірності заломлення світла.

1. Визначте кут падіння променя, якщо заломлений промінь перпендикулярний до межі поділу двох середовищ.

2. Перенесіть малюнок в зошит. Вважаючи, що навколишнє середовище I має велику оптичну щільність, ніж середовище 2, для кожного випадку схематично побудуйте падаючий або переломлений промінь, позначте кут падіння і кут заломлення.

3. Пучок світла падає з повітря на поверхню скла (див. Малюнок). Перенесіть малюнок в зошит і схематично покажіть подальший хід пучка світла в склі і повітрі.

4. Промінь світла падає з повітря в воду під кутом 60 °. Кут між відбитим і заломленим променями становить 80 °. Вичіслітеугол заломлення променя.

5. Обчисліть швидкість світла в алмазі.

6. Якщо дивитися на предмети крізь тепле повітря, який піднімається від багаття, то буде здаватися, що предмети коливаються. Чому?

7. У чистому ставку можна бачити риб. Глибина, на якій плаває риба, менше, більше або дорівнює тій глибині, на якій ви її бачите? Обгрунтуйте свою відповідь за допомогою схематичного малюнка.

• експериментальні завдання

1. Покажіть і поясніть кому-небудь зі своїх друзів або близьких згаданий в параграфі досвід з кільцем, який був описаний в одному з давньогрецьких трактатів (зрозуміло, що замість кільця можна скористатися і іншим предметом).

2. Приготуйте насичений розчин кухонної солі, додаючи сіль в теплу воду до тих пір, поки сіль не перестане розчинятися. Дайте розчину відстоятися протягом декількох годин і обережно перелийте його в чисту банку. Опустіть в розчин скляну паличку (кульку). Поясніть, чому занурений предмет практично не видно.

• Фізика і техніка в Україні

Видатний фізик Леонід Ісакович Мандельштам (1879-1944) народився в Могильові. Незабаром сім'я переїхала до Одеси, де Мандельштам навчався в гімназії. Co часом він закінчив фізико-математичний факультет Новоросійського університету .

Л. І. Мандельштам вивчав поширення електромагнітних хвиль, перш за все - видимого світла. Він виявив цілий ряд ефектів, деякі нині носять його ім'я (комбінаційне розсіювання світла, ефект Мандельштама- Бріллюена і т. П.).

Величезною є роль Л. І. Мандельштама в підготовці нових поколінь фізиків. Він був одним з організаторів Політехнічного інституту в Одесі. Серед його учнів - видатні фізики І. Е. Тамм, M Д. Папалексі, М. О. Леонтович, Г. С. Ландсберг і інші.

Фізика. 7 клас: Підручник / Ф. Я. Божинова, Н. М. Кірюхін, О. О. Кірюхіна. - X .: Видавництво «Ранок», 2007. - 192 с .: іл.

конспект уроку і опорний каркас презентація уроку інтерактивні технології акселеративного методи навчання Практика тести, тестування онлайн завдання і вправи домашні завдання практикуми та тренінги питання для дискусій в класі Ілюстрації відео- та аудіоматеріали фотографії, картинки графіки, таблиці, схеми комікси, притчі, приказки, кросворди, анекдоти, приколи, цитати Доповнення реферати шпаргалки фішки для допитливих статті (МАН) література основна та додаткова словник термінів Удосконалення підручників та уроків виправлення помилок в підручнику заміна застарілих знань новими Тільки для вчителів календарні плани навчальні програми методичні рекомендації обговорення Ідеальні уроки-кейси

Якщо у вас є виправлення або пропозиції до даного уроку, Напишіть нам .

Якщо ви хочете побачити інші коригування та побажання до уроків, дивіться тут - освітній форум .