Заломлення світла на межі поділу двох середовищ. Закон заломлення світла

 
 

Заломлення світла на межі поділу двох середовищ. Якщо ви подивитесь на дно річки або басейну крізь шар води, то воно буде здаватися вам ближчим, ніж є насправді. З’ясуємо причину цього явища.

На межі двох прозорих середовищ спостерігаються явища поглинання, відбивання й заломлення світла.

Заломлення світла — явище зміни напрямку поширення світла в разі його проходження через межу поділу двох середовищ (мал. 124).

Причиною виникнення явища заломлення світла є зміна швидкості поширення світла при переході з одного середовища в інше. Як ви вже знаєте, у вакуумі світло поширюється зі швидкістю

У повітрі швидкість поширення світла змінюється незначно, тому вважається, що і для повітря вона становить



 

Швидкість поширення світла у прозорих середовищах зменшується порівняно зі швидкістю світла в повітрі у відповідну кількість разів: у воді в 1,33 раза;

у склі — майже в 1,6 раза; в алмазі — у 2,4 раза.

Фізична величина, що показує, у скільки разів швидкість поширення світла у вакуумі (с) є більшою, ніж швидкість світла в середовищі (v),

називається абсолютним показником заломлення середовища n

Абсолютний показник заломлення середовища має глибокий фізичний зміст. Він пов’язаний зі швидкістю поширення світла в даному середовищі, яка залежить від фізичного стану середовища (температури, густини тощо). Крім того, показник заломлення залежить від кольору світла: для червоного світла він менший, ніж для зеленого, а для зеленого — менший, ніж для фіолетового. Для будь-якого середовища абсолютний показник заломлення п > 1. Для повітря абсолютний показник заломлення приблизно дорівнює 1.

Із двох прозорих середовищ оптично більш густим називають середовище з більшим показником заломлення, тобто середовище, у якому швидкість поширення світла є меншою.

Отже, можна стверджувати, що вода — більш оптично густе середовище, ніж повітря, а скло чи алмаз — більш оптично густі середовища в порівнянні з водою.

Закон заломлення світла. Застосовуючи оптичний диск (мал. 125, а), дослідимо явище заломлення більш детально.

Цього разу закріпимо на диску скляний півциліндр так, щоб центр пів-циліндра збігався з центром диска. Спрямуємо на нього світловий пучок. Ми бачимо, що на межі повітря — скло світловий пучок розділяється на дві частини: одна його частина відбивається, а друга, проходячи крізь скло, — заломлюється, змінюючи напрямок поширення (нижня частина півциліндра має таку форму, що промінь при переході зі скла в повітря не заломлюється, бо кут падіння становить 0°).

Зробимо схематичний малюнок і позначимо: падаючий світловий промінь SO, відбитий промінь OK, заломлений промінь OB, перпендикуляр MN, опущений до межі поділу двох середовищ через точку О падіння променя, кут падіння а, кут відбивання р, кут заломлення g (мал. 125, б).

Змінюючи положення джерела світла, змінюємо кут падіння. Вимірювання показують, що відповідно змінюється й кут заломлення (мал. 126).


Співвідношення значень кута падіння та кута заломлення у випадку переходу пучка світла з одного середовища в інше залежить від оптичної густини кожного із середовищ. Наприклад, при переході світлового променя з повітря у скло кут заломлення менший від кута падіння

оскільки скло — більш оптично густе середовище, ніж повітря, а при переході світлового променя із скла у воду кут заломлення більший, ніж кут падіння

бо вода — менш оптично густе середовище, ніж скло

(мал. 127).

Вимірювання кутів падіння та заломлення, співвідношення абсолютних показників заломлення середовищ дозволяють визначити закон заломлення світла:

падаючий промінь, заломлений промінь і перпендикуляр, встановлений до межі поділу середовищ у точці падіння променя, лежать в одній площині;

відношення синуса кута падіння (а) до синуса кута заломлення (g) світлового променя є сталою величиною, яка дорівнює відносному показнику заломлення двох середовищ,

тут n і n2

абсолютні показники заломлення першого і другого середовищ, n — відносний показник заломлення.

Повне відбиття. Цікаве явище спостерігається під час поширення світла із середовища з більшою оптичною густиною в середовище з меншою оптичною густиною. Якщо поступово збільшувати кут падіння, то при певному його значені а0 кут заломлення дорівнюватиме 90°. При дальшому збільшені кута падіння падаючий промінь уже буде відбиватись у те саме середовище, звідки поширювалося світло (мал. 128). Такий випадок явища заломлення носить назву повне внутрішнє відбиття.

Явище, коли світло, поширюючись у більш густому середовищі, відбивається від межі поділу з менш густим середовищем не заломлюючись, називається явищем повного відбиття.

Кутом повного внутрішнього відбиття називається найменший кут падіння а0, за якого кут заломлення буде становити 90°, а отже, заломлений промінь також буде відбиватись від межі поділу середовищ. Із закону

заломлення світла випливає, що синус цього кута дорівнює


Повне внутрішнє відбиття застосовують у сучасній техніці для передавання світлових сигналів (для телевізорів, комп’ютерів, телефонів) тонкими скляними нитками — світловодами (так звана «волоконна оптика»). Оптичні волокна застосовують і в медицині. За їх допомогою на монітор передають зображення внутрішніх органів, що дозволяє ретельно їх обстежувати.

Природні явища, зумовлені заломленням світла. Заломленням світла пояснюється виникнення міражів.

Удень у пустелі нижні шари повітря дуже прогріваються від гарячого піску, унаслідок чого повітря стає неоднорідним. Проходячи крізь таке середовище, промінь світла плавно викривляється. У результаті цього промінь, що йде зверху від блакитного неба, потрапляє в око мандрівнику знизу, і йому здається, ніби він бачить блакитне озеро (мал. 129, а).

Подібні міражі можна спостерігати у спекотний літній день на автомобільних дорогах. Водію або пасажиру здається, що на асфальті є «калюжі» , хоча насправді шосе сухе.

Міражі спостерігаються й над морем. У цьому разі тепліші шари повітря містяться над холоднішими й виникає так званий верхній міраж (мал. 129, б).

Заломленням світла пояснюється також виникнення веселки. Про цей випадок детальніше йтиметься в наступному параграфі.

Формуємо КОМПЕТЕНТНІСТЬ

Я поміркую й зможу пояснити

1. Чим зумовлене заломлення світла на межі двох прозорих середовищ?

2. Яке середовище називають більш оптично густим?

3. Сформулюйте й запишіть закон заломлення світла.

4. Який фізичний зміст відносного показника заломлення? Абсолютного показника заломлення?

5. Поясніть сутність явища повного внутрішнього відбиття світла. Що називають граничним кутом повного внутрішнього відбиття світла? Яка формула відображає зміст цього поняття?

6. Яке практичне застосування повного внутрішнього відбиття світла? Що таке світловод?

Я можу застосовувати знання й розв'язувати задачі

В права 12

1.

Скопіюйте в зошит малюнок 130. Для кожного випадку накресліть заломлений або падаючий промінь, вважаючи, що всі зображені тіла виготовлені зі скла.

2.

Промінь світла падає з повітря у воду під кутом 60°. Кут між відбитим і заломленим променями становить 80°. Обчисліть кут заломлення променя.

3.

В оптиці досить часто користуються тригранними призмами, виготовленими зі скла. Промінь, що падає з повітря на таку призму, зазнає заломлення двічі: при входженні у призму та при виході з неї. Накресліть у зошиті переріз призми й падаючий на її грань промінь (мал. 131). Побудуйте хід променя крізь призму.

4.

На дні посудини з водою лежить плоске дзеркало (мал. 132). Накресліть наближено хід променя SA і вкажіть на екрані Е точку, в яку потрапить промінь, що вийшов з води.

5.

Видима глибина водойми — 3 м. Визначте дійсну глибину водойми. Показник заломлення води — 1,33.

6.

Промінь, який відбивається від поверхні скла з показником заломлення 1,7, утворює із заломленим променем прямий кут. Визначте кут падіння та заломлення.

ЛАБОРАТОРНА РОБОТА N° З

Дослідження заломлення світла

Мета роботи дослідити заломлення світла на межі двох середовищ і, використовуючи побудову ходу променів крізь плоско-паралельну пластинку зі скла, визначити відносний показник заломлення скла.

Прилади та матеріали скляна плоско-паралельна пластинка; джерело струму (4 В), лампочка на підставці, екран зі щілиною, вимикач, три аркуші паперу, лінійка з міліметровими поділками, транспортир, косинець, циркуль, цупкий картон.

Вказівки щодо виконання роботи

1. Складіть електричне коло (мал. 133, а). Перед лампочкою на аркуші паперу встановіть екран зі щілиною. За допомогою ключа замкніть електричне коло та отримайте за екраном на аркуші паперу тонку смужку світла.

2. Перед смужкою світла на аркуш паперу покладіть плоскопаралель-ну пластинку та обведіть її олівцем. За допомогою олівця відмітьте падаючий на пластинку промінь і промінь, що виходить з неї.

3. Приберіть плоскопаралельну пластинку з паперу й зобразіть хід променя в пластинці та поза нею відповідно до зроблених відміток.

4. Проведіть коло довільного радіусу із центром в точці падіння променя на пластинку (мал. 133, б) та виміряйте довжини відрізківАЕ та DC.

5. За формулою

обчисліть показник заломлення.

6. За допомогою таблиці визначте, з якого матеріалу виготовлена плоскопаралельна пластинка.

7. Дослід повторіть три рази, змінюючи кожного разу кут падіння.

8. Зробіть висновки.

скачать dle 11.0фильмы бесплатно

Популярне з Фізики за 9 клас

Добавити коментар

Автору дуже потрібно знати, чи Вам допоміг даний матеріал?!

    • bowtiesmilelaughingblushsmileyrelaxedsmirk
      heart_eyeskissing_heartkissing_closed_eyesflushedrelievedsatisfiedgrin
      winkstuck_out_tongue_winking_eyestuck_out_tongue_closed_eyesgrinningkissingstuck_out_tonguesleeping
      worriedfrowninganguishedopen_mouthgrimacingconfusedhushed
      expressionlessunamusedsweat_smilesweatdisappointed_relievedwearypensive
      disappointedconfoundedfearfulcold_sweatperseverecrysob
      joyastonishedscreamtired_faceangryragetriumph
      sleepyyummasksunglassesdizzy_faceimpsmiling_imp
      neutral_faceno_mouthinnocent
оновити, якщо не видно коду

Коментарів 0


Ми створили сайт TEXTBOOKS з метою розміщення матеріалів (шкільних підручників) Міністерства Освіти України, для покращення освітнього процесу учнів у школах та вузах України.
Онлайн перегляд шкільного матеріалу допоможе Вам знайти якісну відповідь на поставлені питання вчителя.
Використовуйте Наш ресур для підготовки до ЗНО 2021, адже у нас присутні підготовчі курси з математики, української мови та літератури, англіської мови та історії України.