Презентация - "Презентация по физике на тему "Закон преломления света" (11 класс)"

Закон преломления света

Как происходит преломление света?
Если луч падает на границу раздела двух прозрачных сред, то часть световой энергии возвращается в первую среду, создавая отраженный пучок, а другая часть проходит внутрь во вторую среду и при этом, как правило, изменяет свое направление.
Изменение направления распространения света в случае его прохождения через границу раздела двух сред называют преломлением света

На рисунке мы видим падающий луч, угол падания обозначим α. Луч, который будет задавать направление преломленного
пучка света, будем называть
преломленным лучом. Угол между перпендикуляром к границе раздела
сред, восстановленным из точки
падения, и преломленным лучом
называют углом преломления,
на рисунке это угол γ.
Для полноты картины дадим
еще изображение
отображенного луча и,
соответственно, угла
отражения β.

Закон преломления света
Падающий луч, преломленный луч и перпендикуляр, восстановленный в точку падения, лежат в одной плоскости.
Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух данных сред и равна отношению скоростей света в этих средах.

Этот закон называют законом Снеллиуса, в честь голландского ученого, впервые его сформулировавшего. Причина преломления – в разнице скоростей света в разных средах. Убедиться в справедливости закона преломления можно, экспериментально направляя луч света под разными углами на границу раздела двух сред и измеряя углы падения и преломления. Если менять эти углы, измерять синусы и находить отношения синусов этих углов, мы убедимся в том, что закон преломления действительно справедлив.
Доказательства закона преломления при помощи принципа Гюйгенса – еще одно подтверждение волновой природы света.

Показатель преломления
Относительный показатель преломления n21 показывает, во сколько раз скорость света V1 в первой среде отличается от скорости света V2 во второй среде.
n21 =
Относительный показатель преломления – это наглядная демонстрация того факта, что причина изменения направления света при переходе из одной среды в другую – это разная скорость света в двух средах. Часто для характеристики оптических свойств среды пользуются понятием «оптическая плотность среды»

Если луч переходит из среды с большей скоростью света в среду с меньшей скоростью света, то, как видно из рисунка 1 и закона преломления света, он будет прижиматься к перпендикуляру, то есть угол преломления меньше, чем угол падения. В этом случае говорят, что луч перешел из менее плотной оптической среды в более оптически плотную среду. Пример: из воздуха в воду; из воды в стекло.
(Рис.1)
(Рис.2)
Возможна и обратная ситуация: скорость света в первой среде меньше скорости света во второй среде (рис. 2).

На рисунке — опыт по преломлению света в стеклянной пластине. Чему равен показатель преломления стекла? Ответ укажите с точностью до сотых.
Задача №1

Решение.
Из рисунка видно, что угол падения равен α=70°, а угол преломления — β=40°

Согласно закону преломления Снеллиуса, показатель преломления связан углом падения и углом преломления соотношением
Ответ: 1,46

При переходе луча света из одной среды в другую угол падения равен  а угол преломления    Каков относительный показатель преломления второй среды относительно первой? (Ответ округлить до сотых.)
Задача №2
Решение
Согласно закону преломления Снеллиуса, относительный показатель преломления второй среды относительно первой связан с синусами углов падения и преломления связаны с соотношением
Ответ: 1,33

При переходе луча света из одной среды в другую угол падения равен 30°, а угол преломления 60°.
Каков относительный показатель преломления первой среды относительно второй? (Ответ округлите до сотых.)
Задача №3

Решение.
Согласно закону преломления Снеллиуса, относительный показатель преломления второй среды относительно первой связан с синусами углов падения и преломления связаны с соотношением
Следовательно, относительный показатель преломления первой среды относительно второй равен
Ответ: 1,73

Кубический сосуд с непрозрачными стенками расположен так, что глаз наблюдателя не видит его дна, но полностью видит стенку сосуда СD. Какое количество воды нужно налить в сосуд, чтобы наблюдатель смог увидеть предмет F, находящийся на расстоянии b = 10 см от угла D? Ребро сосуда α = 40 см (рис. 8).
Что очень важно при решении этой задачи? Догадаться, что так как глаз не видит дна сосуда, но видит крайнюю точку боковой стенки, а сосуд представляет из себя куб, то угол падения луча на поверхность воды, когда мы ее нальем, будет равен 450.

Задача №4

Кубический сосуд с непрозрачными стенками расположен так, что глаз наблюдателя не видит его дна, но полностью видит стенку сосуда СD. Какое количество воды нужно налить в сосуд, чтобы наблюдатель смог увидеть предмет F, находящийся на расстоянии b = 10 см от угла D? Ребро сосуда α = 40 см (рис. 8).
Что очень важно при решении этой задачи? Догадаться, что так как глаз не видит дна сосуда, но видит крайнюю точку боковой стенки, а сосуд представляет из себя куб, то угол падения луча на поверхность воды, когда мы ее нальем, будет равен 450.

Задача №4
Луч падает в точку F, это значит, что мы видим четко предмет, а черным пунктиром изображен ход луча, если бы не было воды, то есть до точки D. Из треугольника NFК тангенс угла β, тангенс угла преломления, – это отношение противолежащего катета к прилежащему или, исходя из рисунка, h минус b, деленное на h.
Решение.
tg β =     =        , h – это высота жидкости, которую мы налили;
b – расстояние от точки D до предмета, заданное в условии.
Выражаем из полученной зависимости высоту h: h =            =  
Воспользуемся законом преломления, согласно которому n =        , отсюда         =       .
После преобразований получим: