Конспект уроку заломлення світла на межі поділу двох середовищ закон заломлення світла

Обновлено: 05.07.2024

Железнобитонная плита размером 4 м * 0,5 м * 0,25 м погружена в воду наполовину. какова архимедова сила, действующая сила на нее? плотность воды 1000 кг/м3

Велосипед движется равномерно по окружности радиусом 100 м и делает 1 оборот за 2 мин. Путь и перемещение велосипедиста за 1 мин соответственно равны

1. Классификацию галактик Хаббла часто называют камертонной. Поясните причину такого названия. 2. Определите, какой промежуток времени требуется свету, чтобы пересечь Большое и Малое Магеллановы Облака в поперечнике

Для учеников 1-11 классов и дошкольников
Бесплатные сертификаты учителям и участникам

Тема урока: Преломление света.

Тип урока: изучение нового материала.

Форма урока: урок-презентация.

· приборы и материалы к проведению эксперимента;

· карточки с заданиями.

Считай несчастным тот день или тот час, в который

ты не усвоил ничего нового и ничего не прибавил
к своему образованию.

· формировать умение объяснять физические явления, зная закон преломления света;

· способствовать обучению школьников умению устанавливать взаимосвязи в изучаемых явлениях.

· совершенствовать интеллектуальные способности и мыслительные умения учащихся;

· развивать умение видеть физические явления в окружающем мире.

· формирование умения применять теоретические знания для решения практических задач;

· формировать материалистическое мировоззрение учащихся, содействие в ходе урока формированию идеи познаваемости мира;

· воспитание самостоятельности, ответственности.

· развитие интереса к предмету и потребности к углублению и расширению знаний.

Организационный момент (приветствие, объявление темы урока, цели урока).

I. Повторение материала 8 класса об отражении света. Демонстрация опыта.

Преломление света. Демонстрация опытов. Теоретический материал. Формирование основных понятий.

III. Закон преломления света и физический смысл показателя преломления

VII. Закрепление материала. Выполнение тестового задания.

VIII. Фронтальная лабораторная работа по определению показателя преломления стекла.

IX. Домашнее задание.

I . Повторение материала 8 класса об отражении света. Демонстрация опыта.

Повторим законы отражения света, которые мы изучали в 8 классе.
(Презентация. Слайды 2-4. Демонстрация опыта по отражению света с оптической шайбой).

Выясним, в чем состоит явление преломления света. На границе двух сред свет меняет направление своего распространения. Часть световой энергии возвращается в первую среду, т.е. происходит отражение света. Если вторая среда прозрачна, то свет частично может пройти через границу сред, также меняя при этом, как правило, направление распространения. Это явление называется преломлением света. При этом он меняет направление распространения и наблюдается кажущееся изменение размеров предмета, надлом, уменьшение глубины водоема и т.п. (Презентация. Слайды 5-14) .

II. Преломление света. Демонстрация опытов. Теоретический материал.
Формирование основных понятий.

Наблюдение преломления света

Вследствие преломления наблюдается кажущееся изменение формы предметов, их расположения и размеров. В этом нас могут убедить простые наблюдения. Установим наклонно карандаш в сосуде с водой. Если посмотреть на сосуд сбоку, то можно заметить, что часть карандаша, находящаяся в воде, кажется сдвинутой в сторону (рис. 1).

Изменение направления распространения волны при прохождении из одной среды в другую называется преломлением (слайды 6-9).

Положим на дно пустого не прозрачного стакана монету или другой небольшой предмет. Подвинем стакан так, чтобы центр монеты, край стакана и глаз находились на одной прямой. Не меняя положения головы, будем наливать в стакан воду. По мере повышения уровня воды дно стакана с монетой как бы приподнимается. Монета, которая ранее была видна лишь частично, теперь будет видна полностью. Эти явления объясняются изменением направления лучей на границе двух сред — преломлением света.

Закон преломления света определяет взаимное расположение падающего луча АВ
(рис. 2), преломленного DB и перпендикуляра СЕ к поверхности раздела сред, восставленного в точке падения. Угол α называется углом падения, а угол β — углом преломления.

Из построения (рис.2) видно, что падающий луч, луч преломленный и перпендикуляр, восставленный в точке падения, лежат в одной плоскости.
Данное утверждение совместно с уравнением (1), согласно которому отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред, представляет собой закон преломления света.

где n₂₁ — относительный показатель преломления второй среды относительно первой.

При изменении угла падения α меняется и угол преломления β, но при любом угле падения отношения синусов этих углов остается постоянным для данных двух сред.

Если луч переходит в какую-то среду из вакуума, то =n (2)
где n – называется абсолютным показателем преломления (или просто показателем преломления) второй среды, или показателем преломления среды относительно вакуума. Абсолютный показатель вакуума принят за единицу.

Таблица значения показателей преломления для некоторых веществ относительно вакуума.

Показатель преломления относительно в акуума

Кедровое масло (при 20°С)

Сероуглерод (при 20°С)

Различные сорта стекла

Чем больше у вещества показатель преломления, тем более оптически плотным считается это вещество. Например, рубин – среда оптически более плотная, чем лёд. (слайд 15).

III . Закон преломления света и физический смысл показателя преломления.

Закон преломления света был установлен опытным путем в XVII веке голландским учёным Снеллиусом в 1621 году. Преломление света при переходе из одной среды в другую вызвано различием в скоростях распространения света в той и другой среде. Это было доказано французским математиком Пьером Ферма и голландским физиком Христианом Гюйгенсом. Они доказали, что

Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред, равная отношению скоростей света в этих средах:

Т.е относительный показатель преломления второй среды относительно первой показывает во сколько раз скорость света в первой среде V ₁ больше ( или меньше), чем во второй среде V ₂ : n₂₁ = .

Абсолютным показателем преломления среды называется физическая величина, равная отношению скорости света в вакууме к скорости света в данной среде:

Скорость света в любом веществе меньше скорости света в вакууме. Причиной уменьшения скорости света в среде является взаимодействие световой волны с атомами и молекулами вещества. Чем сильнее взаимодействие, тем больше оптическая плотность среды, и тем меньше скорость света. Среду с меньшим абсолютным показателем преломления принято называть оптически менее плотной средой.

Абсолютный показатель преломления определяется скоростью распространения света в данной среде, которая зависит от физического состояния среды, т. е. от температуры вещества его плотности, наличия в нем упругих напряжений. Показатель преломления зависит также и от характеристик самого света. Для красного света он меньше, чем для зеленого, а для зеленого - меньше, чем для фиолетового.

Пусть на плоскую границу раздела двух сред (например, из воздуха в воду) падает плоская световая волна под углом α (рис. 4). В воздухе свет распространяется со скоростью V ₁ , а в воде - с меньшей скоростью V ₂ . (слайд 19).

Поверхности MN сначала достигнет точка А волны и начнёт распространяться во второй среде со скоростью V ₂ . Пока волна достигнет точки В, за это время точка А, перемещаясь в воде с меньшей скоростью V _2, , пройдёт меньшее расстоянии, поэтому фронт волны DB в воде окажется повёрнутым на некоторый угол по отношению к фронту АС волны в воздухе. При этом угол преломления β оказывается меньше угла падения α и происходит преломление света.

Историческая справка о законе преломления.

Древнегреческие ученые Аристотель, Птолемей доказали, что при переходе из менее плотной среды в более плотную световой луч отклоняется от вертикали к поверхности раздела двух сред на меньший угол, чем падающий. В XVII веке Рене Декарту удалось установить закон преломления света. Лишь в 1662 году появилось строгое доказательство закона преломления, принадлежащее Пьеру Ферми (слайды 8, 18).

Максимальной скоростью распространения взаимодействия является скорость света в вакууме. Физической величиной, характеризующей уменьшение скорости света в вакууме, является абсолютный показатель преломления среды. Абсолютный показатель преломления среды – физическая величина, равная отношению скорости света в вакууме к скорости света в данной среде (слайд 21). Абсолютный показатель преломления определяется скоростью распространения света в данной среде, которая зависит от физического состояния среды, т.е. от температуры, вещества его плотности, наличия в нем упругих напряжений. Показатель преломления зависит также от характеристик самого света. Для красного света он меньше, чем для зеленого, а для зеленого меньше, чем для фиолетового. Поэтому в таблицах значений показателей преломления для разных веществ обычно указывается, для какого света приведено данное значение n и в каком состоянии находится среда. В большинстве случаев приходится рассматривать переход света через границу воздух – твердое тело или воздух – жидкость, а не через границу вакуум – среда. Однако абсолютный показатель преломления твердого или жидкого вещества отличается от показателя преломления того же вещества относительно воздуха незначительно.

Из закона преломления следует, что если скорость распространения волн во второй среде меньше, чем в первой, то угол преломления меньше угла падения и преломленный луч приближается к перпендикуляру. Дается характеристика оптически более плотной среды – среда с большим абсолютным показателем преломления и среда оптически менее плотная – с меньшим абсолютным показателем преломления (слайд 15). Если луч света падает из оптически менее плотной среды, то угол преломления оказывается меньше угла падения. Преломленный луч ближе прижимается к перпендикуляру, чем падающий. Вследствие этого эффекта предметы, находящиеся в воде, кажутся расположенными на меньшей глубине, чем в действительности (слайд 6). Если луч света падает из оптически более плотной среды, то угол преломления оказывается больше угла падения. Итак, мы с вами рассмотрели закон преломления.

А не наблюдали ли вы природные явления, которые объясняются этим законом? Радуга – это красивое физическое явление (слайды 24-37).

Радуга – это непрерывный спектр солнечного света, образованный разложением света в каплях дождя как в призмах. Из дождевых капель под разными углами преломления выходят разноцветные световые пучки. Наблюдатель, находясь вне дождевой зоны, видит над горизонтом примерно на расстоянии 1-2 км радугу (в зоне дождя) в виде разноцветных дугообразных полос на фоне дождевых облаков, освещаемых Солнцем. Верхняя полоса радуги – красная – находится не выше 42 градусов над горизонтом, нижняя полоса – фиолетовая, а между ними располагаются все остальные участки спектра. В это время Солнце находится невысоко над горизонтом за спиной наблюдателя, а центр- радуги – под горизонтом. Чем выше Солнце над горизонтом, тем меньшую часть радуги мы видим. Если Солнце поднялось выше 43 градусов над горизонтом, то радуга не видна, в летний полдень она тоже не видна. Но если подняться высоко над земной поверхностью, то можно увидеть все радужное кольцо. При солнечном освещении радугу можно наблюдать иногда в брызгах водопада или фонтана, при работе поливочной машины. Удается видеть радугу на росе, покрывающей траву, – это так называемая росная радуга. Одну из первых попыток объяснить радугу как естественное природное явление сделал в 1611 г. итальянец Антонио Доменико. Его объяснении е противоречило библейскому, поэтому он был отлучен от церкви и приговорен к смертной казни, но в тюрьме помер, не дождавшись казни; его тело и рукописи были сожжены. Более полное объяснение дал французский ученый Рене Декарт в 1637 году; он опирался на идеи Доменико и законы преломления и отражения света в капельках дождя, но раскрыть, почему радуга цветная, а не черно-белая ученый не смог. Через 30 лет теория Декарта была дополнена английским физиком И.Ньютоном знаниями об явлении дисперсии.

Также одним из красивейших явлений природы является – гало (слайд 38). Если Солнце или Луна просвечивает через тонкие перисто-слоистые облака, состоящие из ледяных кристалликов на небе могут появиться световые явления – гало. Наиболее часто они имеют вид двух радужных кругов вокруг Солнца. Иногда виден горизонтальный круг, проходящий через Солнце; могут возникнуть на небе светлые дуги, столбы. Все формы гало – результат преломления солнечных или лунных лучей в ледяных кристалликах облака. Для возникновения гало необходимо, чтобы между Солнцем и наблюдателем была легкая пелена перистых облаков высокого яруса, состоящая из мельчайших ледяных кристалликов в форме шестигранных столбиков.

V .Релаксация.

Ребята, скажите, где в природе вы можете видеть очень красивое явление преломление и отражение света. Посмотрите на экран и послушайте прекрасную музыку А. Вивальди. (слайды 24-37).

VII . Закрепление материала. Выполнение тестового задания.

Тест к уроку (слайд42).

• 1.В однородной прозрачной среде свет распространяется

1) прямолинейно, 2) криволинейно , 3) преломляется

• 2. На границе раздела двух сред свет частично

1) отражается, 2) преломляется, 3) отражается и преломляется

• 3. При переходе из вакуума в среду скорость света

1) уменьшается в п раз, 2) увеличивается в п раз, 3) не изменяется.

• 4. В каком случае угол падения равен углу преломления?

• 1) Только когда показатели преломления сред одинаковы.

• 2) Только тогда когда падающий луч перпендикулярен к поверхности раздела сред.

• 3) Когда показатели преломления сред одинаковы: падающий луч перпендикулярен к
поверхности раздела сред.

• 5. Более оптически плотная та среда, в которой .

• 1) скорость света меньше чем в вакууме.

• 2) скорость света больше чем в вакууме.

• 3) скорость света равна скорости света в вакууме.

• 1. Скорость распространения электромагнитных вол в вакууме равна:

1) 200 км / ч 2) 300000000 м / с 3)301 м / с

• 2. Свет – это:

1) Электромагнитные волны, способные вызывать у человека зрительные ощущения;

2) волны, которые распространяются только в пределах прямой видимости;

3) линия, вдоль которой распространяется энергия световой волны.

• 3. Назовите явления, вызванные прямолинейным распространением света.

1) отражение света; 2) образование тени 3) преломление света

• 4. В каком случае угол падения, отражения и преломления между собой равны?

• 1) Когда свет падает перпендикулярно границе раздела двух сред.

• 2) Такого не может быть.

• 3) Когда вторая среда имеет большую оптическую плотность.

5. Если угол падения луча на поверхность раздела двух сред уменьшается,
то относительный показатель преломления этих сред:

• 1) уменьшается, 2) увеличивается, 3) не меняется.

VIII . Фронтальная лабораторная работа по определению показателя преломления стекла.

Оборудование: электрическая лампа на подставке, источник тока, экран со щелью, стеклянная пластика с параллельными гранями, транспортир, калькулятор.

IX . Домашнее задание. (слайд 44).

Выучить § 59.
Ответить на вопросы к § 59 на странице 212.
Решить №1,2 упражнение 48.

X . Рефлексия (самооценка работы на уроке).

Попробуйте оценить свою работу на уроке по 10-бальной шкале.

1.Как я усвоил материал?

Получил прочные знания, усвоил весь материал - 9 - 10 баллов.

Усвоил новый материал частично - 7 - 8 баллов.

Мало, что понял, необходимо еще поработать - 4 – 5 баллов.

2.Как я работал? Где допустил ошибки? Удовлетворен ли своей работой?

Со всеми заданиями справился сам, удовлетворен своей работой – 9 – 10 баллов.

Заломлення світла на межі двох середовищ. Досліди із заломлення світла: причини та закони. Мотивація навчальної діяльності. Зміна швидкості світла в разі переходу з одного прозорого середовища в інше. Оптична густина середовища. Деякі оптичні явища.

Рубрика	Физика и энергетика
Предмет	Фізика
Вид	конспект урока
Язык	украинский
Прислал(а)	Ира
Дата добавления	13.02.2013
Размер файла	39,9 K

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Подобные документы

Природа світла і закони його розповсюдження. Напрямок коливань векторів Е і Н у вільній електромагнітній хвилі. Світлові хвилі, поляризація світла. Поширення світла в ізотропному середовищі. Особливості відображення і заломлення на межі двох середовищ.

реферат [263,9 K], добавлен 04.12.2010

Анізотропія кристалів та особливості показників заломлення для них. Геометрія характеристичних поверхонь, параметри еліпсоїда Френеля, виникнення поляризації та різниці фаз при проходженні світла через призми залежно від щільності енергії хвилі.

контрольная работа [201,6 K], добавлен 04.12.2010

Характеристика світла як потоку фотонів. Основні положення фотонної теорія світла. Визначення енергії та імпульсу фотона. Досліди С.І. Вавилова, вимірювання тиску світла. Досліди П.М. Лебєдева. Ефект Компотна. Корпускулярно-хвильовий дуалізм світла.

лекция [201,6 K], добавлен 23.11.2010

Визначення показника заломлення скла. Спостереження явища інтерференції світла. Визначення кількості витків в обмотках трансформатора. Спостереження явища інтерференції світла. Вимірювання довжини світлової хвилі за допомогою дифракційної решітки.

лабораторная работа [384,9 K], добавлен 21.02.2009

Оптика – вчення про природу світла, світлових явищах і взаємодії світла з речовиною. Роль оптики в розвитку сучасної фізики. Предмет і його віддзеркалення. Явища, пов'язані з віддзеркаленням та із заломленням світла: міраж, веселка, північне сяйво.

Посмотрев этот видеоурок, учащиеся вспомнят, в чём состоит явление преломления света и чем оно обусловлено. Мы сформулируем законы преломления света. Узнаем, что называют показателями преломления среды и от чего они зависят. А также рассмотрим ход лучей в треугольной призме.

В данный момент вы не можете посмотреть или раздать видеоурок ученикам

Чтобы получить доступ к этому и другим видеоурокам комплекта, вам нужно добавить его в личный кабинет, приобретя в каталоге.

Получите невероятные возможности

Конспект урока "Законы преломления света"

С помощью простых опытов мы показали, что в однородной среде свет распространяется прямолинейно. Если же пучок света падает на границу раздела двух однородных прозрачных сред, то часть его отражается и возвращается в первоначальную среду. При этом падающий луч, отражённый луч и нормаль к отражающей поверхности в точке падения луча лежат в одной плоскости. А угол отражения равен углу падения.

Также мы с вами смогли доказать закон отражения света с помощью принципа Гюйгенса, согласно которому, каждая точка волнового фронта является источником вторичных сферических волн. Огибающая поверхность к фронтам волн от вторичных источников определяет положение нового фронта волны.

Однако, свет, падая на границу раздела двух сред, не только отражается от неё, но и частично проходит во вторую среду и распространяется в ней. Явление изменения направления распространения света при его переходе из одной среды в другую называется преломлением света.

Давайте вспомним некоторые понятия и законы, связанные с данным явлением. Для этого обратимся к простому опыту: укрепим в центре оптического диска тонкую стеклянную пластинку и направим на неё узкий пучок света. Как видим, небольшая часть света отразилась от пластинки, а часть света прошла сквозь неё, изменив при этом своё направление распространения.

Проведём перпендикуляр к границе раздела двух сред в точке падения луча и вспомним, что луч света, идущий к границе раздела двух сред, называется падающим лучом. А угол между падающим лучом и перпендикуляром, восста́вленным в точке падения луча, называется углом падения.

Луч же света, проходящий во вторую среду, называется преломлённым лучом. Следовательно, угол между перпендикуляром, восставленным к границе раздела двух сред в точке падения луча, и преломлённым лучом называется углом преломления.

Здесь же отметим, что если свет падает перпендикулярно на границу раздела двух сред, то он не испытывает преломления. Разумеется, не будет преломления и на границе, разделяющей две среды с одинаковыми физическими свойствами.

Сравним углы падения и преломления. Как видно, угол преломления меньше угла падения. Увеличим угол падения — угол преломления тоже увеличивается, но по-прежнему он меньше угла падения. А то, что мы на оптическом диске видим не только падающий луч, но и преломлённый, говорит о том, что они оба лежат в одной плоскости — плоскости диска. На основании вышесказанного мы можем с вами сформулировать первую часть закона преломления света. Итак, падающий луч, преломлённый луч и нормаль к границе раздела двух сред в точке падения луча лежат в одной плоскости.

Чтобы сформулировать вторую часть закона преломления рассмотрим падение плоской световой волны на плоскую поверхность раздела однородных изотропных и прозрачных сред при условии, что размеры поверхности раздела намного больше длины волны падающего излучения. Если угол падения отличен от нуля, то различные точки фронта волны достигнут границы раздела двух сред не одновременно.

Пусть фронт волны перемещается в первой среде со скоростью, модуль которой мы обозначим через υ₁. Тогда в точке В колебания начнут возбуждаться с запаздыванием по времени на величину СВ/υ₁.

В момент времени, когда волна достигнет точки B и в этой точке начнётся возбуждение колебаний, вторичная волна с центром в точке A уже будет представлять собой полусферу радиусом υ₂Δt, где υ₂ — это скорость распространения света во второй по ходу луча среде. Радиусы вторичных волн от источников, расположенных между точками A и B, меняются так, как показано на экране.

Огибающей вторичных волн является плоскость BD — касательная к сферическим поверхностям. Она представляет собой волновую поверхность преломлённой волны. При этом преломлённые лучи АА₂ и BB₂ перпендикулярны этой поверхности.

Давайте посмотрим на ΔАВС — он у нас прямоугольный по построению. Следовательно, угол равен углу падения луча АА₁, как углы со взаимно перпендикулярными сторонами. Тогда длину стороны ВС можно найти:

Теперь рассмотрим ΔАВD — он тоже прямоугольный по построению. При этом угол равен углу преломления, как углы между двумя взаимно перпендикулярными сторонами. Поэтому

Разделим почленно последние два уравнения друг на друга и упростим полученное равенство:

Отношение называют относительным показателем преломления. Он показывает, во сколько раз скорость света в первой походу луча среде отличается от скорости распространения света во второй среде:

Чем он больше, тем сильнее преломляется свет на границе раздела двух сред.

Таким образом, отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред, равная относительному показателю преломления второй среды относительно первой:

Из закона преломления света видно, что различие углов падения и преломления обусловлено тем, что скорость распространения света в различных средах различна. Следовательно, будет различна и длина световой волны. Однако, что очень важно, что при преломлении частота света остаётся неизменной.

Принято считать, что чем больше скорость распространения света в среде, тем меньше её оптическая плотность и наоборот. При этом если пучок света переходит из среды оптически менее плотной в среду оптически более плотную, то угол преломления меньше угла падения (преломлённый луч как бы прижимается к перпендикуляру). А если свет переходит из среды оптически более плотной в среду оптически менее плотную, то угол преломления больше угла падения (преломлённый луч как бы прижимается к границе раздела сред). Кстати, этот вывод логически следует из свойства обратимости, которое характерно не только для падающего и отражённого, но и для падающего и преломлённого лучей.

Если свет падает из вакуума в вещество, то вводится величина, называемая абсолютным показателем преломления. Он показывает, во сколько раз скорость света в вакууме больше, чем в данной среде.

С помощью закона преломления света можно рассчитать ход лучей в различных оптических устройствах, например в треугольной призме, изготовленной из какого-либо прозрачного материала. На экране вы видите сечение треугольной стеклянной призмы плоскостью, перпендикулярной её боковым рёбрам. Пусть монохроматический свет (то есть свет строго определённой частоты) падает на грань призмы, находящейся в воздухе. Так как свет переходит из среды оптически менее плотной в оптически более плотную, то угол преломления меньше угла падения. Пройдя через призму, свет падает на её вторую грань. Здесь он снова преломляется, но теперь угол падения меньше угла преломления.

Грани, на которых происходит преломление света, называются преломляющими гранями.

Угол между преломляющими гранями называется преломляющим углом призмы.

Угол, образованный направлением луча, входящего в призму, и направлением луча, выходящего из неё, называют углом отклонения.

А грань, лежащая против преломляющего угла, называется основанием призмы.

Существование подобных материалов было доказано в 2000 году англичанином Джоном Пендри и американцем Дэвидом Смитом. Одно из возможных свойств метаматериалов — это отрицательный (или левосторонний) показатель преломления, который проявляется при одновременной отрицательности диэлектрической и магнитной проницаемостей среды.

Читайте также: