Закони заломлення світла.

Повне відбивання світла.

Мета.

Навчальна. Пригадати та систематизувати поняття заломлення світла на межі двох середовищ та повного відбивання світла. 

Розвиваюча. Розвивати логічне, алгоритмічне та просторове мислення.

Виховна. Виховувати культуру оформлення геометричних побудов зображень у тонких лінзах.

Тип уроку. Формування знань, умінь, навичок.

Дидактичні матеріали:

• Підручник. Фізика 11 кл. Рівень стандарту:/ Бар'яхтар В.Г., Довгий С.О.
• Демонстрація. Заломлення світла на межі двох середовищ (Оптична шайба Глазиріна).

План

1. Організаційний момент. Актуалізація опорних знань.
2. Заломлення світла.
3. Запитання до уроку.
4. Домашнє завдання.
5. Перевір себе.
6. Для допитливих.

Хід уроку

1. Організаційний момент. Актуалізація опорних знань.

Перевірка домашнього завдання.

2. Заломлення світла.

Заломлення світла на межі двох середовищ. При падінні світлового променя на прозору поверхню частина світла відбивається від поверхні, частина поглинається нею, нагріваючи середовище, а частина проникає у середовище, змінюючи свій напрям поширення. 

Заломлення світла — це зміна напряму поширення світлового променя на межі двох середовищ (наприклад, повітря-скло, скло-вода...)

Причиною заломлення світла є різна швидкість поширення світла в різних середовищах. 

Людське око реагує на частоту, яка при переході з одного середовища в інше не змінюється.

Кут заломлення - це кут між заломленим променем та перпендикуляром опущеним в точку падіння на межі двох середовищ. Позначають -  (гамма).

Демонстрація. Заломлення світла на межі двох середовищ (Оптична шайба Глазиріна).

Кут заломлення не може бути більшим за .

Закони заломлення світла. Дослідним шляхом було встановлено два закони заломлення світла та закон оборотності світлових променів.

І закон заломлення світла. Падаючий промінь, заломлений промінь та перпендикуляр, опущений в точку падіння, лежать на одній площині.

Якщо промінь падає під кутом , то він заломлюється теж під кутом .

Відео. “Заломлення світла”.

Закон оборотності світлових променів: якщо падаючий промінь спрямувати шляхом заломленого  променя, то заломлений промінь піде шляхом падаючого.

Відео. “Явище оборотності світлового променя”.

Відносний показник заломлення - показує у скільки разів швидкість поширення світлового променя в першому середовищі відрізняється від швидкості його поширення у другому середовищі: . Показник заломлення не залежить від кута падіння та заломлення світлового променя на межі двох конкретних середовищ і є величиною безрозмірною.

Абсолютний показник заломлення — це число, яке визначає у скільки разів швидкість поширення світла в середовищі менша за швидкість світла у вакуумі: , де - швидкість поширення світла у вакуумі,  - швидкість поширення світла у середовищі.

Таблиця 1. Абсолютні показники заломлення деяких речовин.

Величину абсолютного показника заломлення середовища характеризують також терміном оптична густина. Середовище з більшим значенням абсолютного показника заломлення називають оптично густішим. При   переході   світла   з   речовини,   оптично   менш   густої   в  речовину   оптично   більш     густу,     заломлений      промінь    наближається     до     перпендикуляра,  поставленого   в   точці    падіння. Якщо   промінь   світла   переходить   із   середовища,  оптично   більш    густого   в  середовище   оптично   менш   густе,   то   заломлений   промінь    віддаляється    від   перпендикуляра.  

ІІ закон заломлення світла (закон Снеліуса): , де α — кут падіння, а β — кут заломлення,  - відносний показник заломлення середовища 2 стосовно середовища 1.

Закони заломлення справедливі лише для однорідних середовищ.

Повне відбивання світла. Якщо світло поширюється з більш оптично густого середовища в менш густе, може спостерігатися явище повного відбивання світла. 

Кут падіння, за якого світло починає повністю відбиватися в перше середовище, називають граничним кутом повного відбивання.

        Граничний кут повного відбивання для скла 30-400, для води - 490.

Повне відбивання світла часто зустрічається в природі. Бульбашки повітря у воді  чи склі, краплинки роси, діаманти здаються блискучими.

Якщо подивитися знизу на поверхню води в склянці, то вона буде здаватися сріблястою. Все це спостерігається завдяки повному внутрішньому відбиванню.

3. Вчимося розв’язувати задачі.

Задача 52.1. Скориставшись даними таблиці, установіть відповідність між характеристиками світлових хвиль і середовищем, у якому поширюється світло. Швидкість світла у вакуумі дорівнює 3⋅108 м/с.

4. Запитання до уроку.

Запитання 52.1. Що відбувається з світловим променем коли він потрапляє на поверхню прозорого середовища?

Запитання 52.2. Що таке заломлення світла? Що є причиною заломлення світла?

Запитання 52.3. Який кут називають кутом заломлення. 

Запитання 52.4. Сформулюйте закони заломлення світла. Для яких середовищ справедливі закони заломлення світла.

Запитання 52.5. Сформулюйте закон оборотності світлових променів.

Запитання 52.6. Що таке відносний показник заломлення? Як його визначають, в яких одиницях вимірюють?

Запитання 52.7. Що характеризує заломлювальну здатність прозорої речовини? Як визначають абсолютний показник заломлення, в яких одиницях вимірюють? Яке середовище вважають більш оптично густим?

Запитання 52.8. За яких умов відбувається повне відбивання світла? Що таке граничний кут повного відбивання? Наведіть приклади застосування повного відбивання світла.

Запитання 52.9. Який колір бачитиме людина, що відкриє очі під водою, якщо воду освітлено зеленим світлом?

Запитання 52.10. Поясніть малюнок.

5. Домашнє завдання.

Підручник: § 26.

Усне опитування по запитаннях до уроку.

6. Перевір себе.

7. Для допитливих.

Розширюємо кругозір. Явище рефракції. Густина повітря з наближенням до поверхні Землі змінюється поступово, то і промені світла викривляються в повітрі теж поступово. Таке явище називають рефракцією. Внаслідок рефракції світла ми бачимо світила дещо припіднятими над горизонтом. Наприклад, здаються видимими Сонце і Місяць навіть після того, як вони будуть за горизонтом. Завдяки цьому в середніх широтах збільшується протяжність дня на 10-15 хв.

Явищем рефракції пояснюється мерехтіння зірок. Повітряні потоки і вихрі перемішують прошарки повітря різної густини, що призводить до неодноразових відхилень  світлових променів, що йдуть від світил. В результаті цього в око спостерігача потрапляє то більше, то менше світла.

Якщо дивитись крізь повітря в жаркі дні, то можна спостерігать як коливаються зображення далеких предметів. Тут також має місце рефракція, що виникає в результаті неоднакової нагрітості повітря і перемішуванні його прошарків.