Полное отражение света презентация. Презентация на тему "полное отражение света". Закон полного отражения –

Разделы: Физика

Закон отражения света

Одними из важнейших свойств света являются отражение и преломление. Законы отражения и преломления света изучались в 8-м классе. Вспомним законы отражения света.

(Фрагмент “Отражение света”, приложение2)

Полностью законы формулируются так:

• Угол падения равен углу отражения.
• Луч падающий, отраженный и перпендикуляр, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.

Законы отражения и преломления устанавливались опытным путем. Однако, их можно вывести представляя свет как волну и используя при этом принцип Гюйгенса, который заключается в следующем…

Принцип Гюйгенса

• Каждая точка, до которой дошло возмущение, сама становится источником вторичных сферических волн.
• Волновая поверхность – огибающая вторичных волн.

(Модели распространения волн)

Допустим, из некоторой точки распространяется сферическая волна…

Этот принцип справедлив и в случае волн любой формы.

Таким образом, принцип Гюйгенса позволяет с помощью простых геометрических построений находить волновую поверхность в любой момент времени. Используя этот принцип можно показать зависимость угла отражения от угла падения волн на модели. (Динамическая модель отражения волн, приложение 4) . Применим принцип Гюйгенса к выводу закона отражения волн.

(схема вывода закона отражения)

Использование принципа Гюйгенса при математических построениях и дальнейших математических расчетах подтвердило правильность формулировки закона отражения света: угол отражения равен углу падения. Кроме того, оно подтвердило факт обратимости лучей и то, что падающий, отраженный лучи и перпендикуляр, проведенный к поверхности в точку падения луча лежат в одной плоскости.

Закон преломления света

Следующим важным свойством света является преломление. Вспомним, в чем оно заключается.

(Модель преломления света, приложение 3)

При переходе света из одной прозрачной среды в другую изменяется направление его распространения. Это явление и носит название преломления. Закон преломления света определяет взаимное расположение падающего луча, преломленного и перпендикуляра к поверхности раздела двух сред. Вспомним законы…

• Отношение синуса угла падения луча к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред.
• Луч падающий, преломленный и перпендикуляр, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.

Законы преломления также можно вывести математически, используя принцип Гюйгенса. Вспомним, в чем он заключается.

Каждая точка, до которой дошло возмущение, сама становится источником вторичных сферических волн.

Волновая поверхность – огибающая вторичных волн.

Используя этот принцип можно показать зависимость угла преломления от угла падения волн на модели. Применим принцип Гюйгенса к выводу законов преломления волн. (Динамическая модель преломления, приложение 4) . Перейдём к выводу закона преломления.

(схема вывода закона преломления)

Принцип Гюйгенса позволил с помощью геометрических построений и вычислений доказать справедливость законов преломления. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред, которая называется относительным показателем преломления второй среды относительно первой. При переходе из одной среды в другую изменяется скорость света, поэтому относительный показатель преломления связан со скоростями света в этих средах. Среды, при переходе в которые скорость света уменьшается, называются оптически более плотными. Рассмотрим применение свойства обратимости лучей при переходе через границу раздела двух сред.

(Физический смысл показателя преломления. Абсолютный показатель преломления.)

Физический смысл показателя преломления заключается в том, что он показывает во сколько раз скорость света в первой среде больше скорости света во второй. Каждая среда имеет свой показатель преломления относительно вакуума, который называется абсолютным показателем.

Оптические свойства вакуума приблизительно равны физическим свойствам вакуума, поэтому его абсолютный показатель можно принять за единицу.

Относительные показатели преломления для любых двух сред можно определить, используя таблицу.

(Таблица абсолютных показателей преломления)

Полное внутреннее отражение

Закон преломления позволяет объяснить интересное и важное явление полного внутреннего отражения. Рассмотрим явление перехода света из оптически более плотной среды в менее плотную.

(Модель перехода луча из более плотной среды в менее плотную, приложение 5)

Опыт показывает:

1. Луч, идущий перпендикулярно поверхности раздела сред не преломляется.
2. На границе раздела двух прозрачных сред одновременно существуют отраженный и преломлённый лучи.
3. При увеличении угла падения увеличивается угол преломления.
4. При некотором угле падения преломлённый луч скользит по поверхности.
5. При дальнейшем увеличении угла падения преломлённого луча не существует – проявляется явление полного внутреннего отражения.

Определим значение угла полного внутреннего отражения.

В природе полным внутренним отражением объясняется образование радуги, серебристая окраска капелек росы.

(Применение полного внутреннего отражения)

В технических устройствах полное внутреннее отражение в призмах позволяет использовать призмы в оптических приборах: телескопах, биноклях, перископах, что улучшает освещенность изображений.

Большое применение полное внутреннее отражение получило в световодах – прозрачных трубках, окруженных оболочкой из материала с меньшим показателем преломления. (Флэш-анимация “Салют”, приложение 6) .

Световоды используются для передачи радиосигнала, изображения, в медицинских диагностических и лечебных приборах, в осветительных приборах, для декоративного освещения и т.д.

В работе использованы:

1. к/фрагмент “Отражение света”
2. Динамические модели (“Уроки физики”, Кирилл и Мефодий)
3. Динамическая модель “Принцип Гюйгенса” (Visual Physics)
4. Флэш-анимация “Салют”

На этом уроке вы познакомитесь с явлением преломления света и узнаете, как свет распространяется в различных средах .

План урока:

• 1. .
• 2. Предельный угол полного отражения. Закон полного отражения.
• 3. Предельный угол полного отражения для некоторых средах.
• 4. Волоконная оптика. Световод
• 5. Отражательные призмы.
• 6. Выводы.

• При переходе из оптически менее плотной среды в оптически более плотную угол преломления меньше перпендикуляру .
• При переходе из оптически более плотной среды в оптически менее плотную угол преломления больше угла падения и луч преломления отклоняется к границе раздела двух сред .

При переходе из оптически более плотной среды в оптически менее плотную, преломленный луч света отклоняется к границе раздела двух сред от первоначального своего направления .

42º - это угол, при котором луч света из стекла не проходит во вторую среду, а полностью отражается

Предельный угол отражения

Sin γ

Sin α ̥

n

n

2

1

= ─

n = 1

Sin90º = 1

1

γ = 90º

─ предельный угол

α

полного отражения

0

Sin α ̥ = ─

n

─ Закон полного

отражения

2

Предельный угол полного отражения

• Наименьший угол падения α , при котором наступает явление полного отражения света, называется предельным углом полного отражения .

• Для угла полного отражения выполняется условие - синус угла полного отражения обратно пропорционален относительному показателю преломления света.

0

0

Sin α ̥ = ─

n

3. Предельный угол отражения и показатель преломления n для некоторых средах

Среда

Предельный угол отражения

Вода (при 20 ºС)

48º35′ ≈ 48º

Стекло

41º50′ ≈ 42º

Кварц

Рубин

Алмаз

24º40′ ≈ 24º

4. Волоконная оптика

• Основана на передаче света и изображения по пучкам прозрачных гибких волокон – световодам.
• Световод - это тонкое волокно цилиндрической формы из кварцевого стекла с добавлением германия или бора.
• Толщина волокон от 100 мкм до 1 мкм и меньше.
• Волокна набирают в жгуты с числом волокон до миллион.

Волоконный кабель

применяется для передачи

• информации внутри ЭВМ и для связи различных ЭВМ друг с другом;
• телевизионных изображений.

Световод

За счет многократного полного отражения свет может быть направлен по любому изогнутому пути.

Отражательные

призмы

Вывод:

Полное отражение наблюдается,

• при переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную;
• когда угол падения достигает предельного угла полного отражения.

Закон полного отражения –

синус угла полного отражения обратно пропорционален относительному показателю преломления света.

n

Sin α ̥ = ─

α). При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как п" title="При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как преломляется, так и отражается. С ростом угла падения α возрастает и угол преломления β (β>α). При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как п" class="link_thumb"> 5 При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как преломляется, так и отражается. С ростом угла падения α возрастает и угол преломления β (β>α). При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как преломляется, так и отражается. С ростом угла падения α возрастает и угол преломления β (β>α). При некотором угле падения α о угол преломления становится наибольшим (β max =90 о). При некотором угле падения α о угол преломления становится наибольшим (β max =90 о). Если угол падения α>α о, преломление света во вторую среду прекращается, свет полностью отражается от границы раздела, как от зеркала –возникает явление полного отражения света. Если угол падения α>α о, преломление света во вторую среду прекращается, свет полностью отражается от границы раздела, как от зеркала –возникает явление полного отражения света. α). При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как п"> α). При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как преломляется, так и отражается. С ростом угла падения α возрастает и угол преломления β (β>α). При некотором угле падения α о угол преломления становится наибольшим (β max =90 о). При некотором угле падения α о угол преломления становится наибольшим (β max =90 о). Если угол падения α>α о, преломление света во вторую среду прекращается, свет полностью отражается от границы раздела, как от зеркала –возникает явление полного отражения света. Если угол падения α>α о, преломление света во вторую среду прекращается, свет полностью отражается от границы раздела, как от зеркала –возникает явление полного отражения света."> α). При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как п" title="При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как преломляется, так и отражается. С ростом угла падения α возрастает и угол преломления β (β>α). При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как п"> title="При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как преломляется, так и отражается. С ростом угла падения α возрастает и угол преломления β (β>α). При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как п">

Волоконная оптика - система передачи оптических изображений система передачи оптических изображений с помощью стекловолокон (световодов). с помощью стекловолокон (световодов). Испытывая полное внутреннее отражение, световой сигнал распространяется внутри гибкого световода Испытывая полное внутреннее отражение, световой сигнал распространяется внутри гибкого световода Используется пучок из тысяч световодов (диаметр каждого волокна от 0,002 до 0,01 мм) Используется пучок из тысяч световодов (диаметр каждого волокна от 0,002 до 0,01 мм) Использование волоконно-оптических устройств в медицине – эндоскопы (зонды, вводимые в различные внутренние органы) Использование волоконно-оптических устройств в медицине – эндоскопы (зонды, вводимые в различные внутренние органы) В настоящее время волоконная оптика вытесняет металлические проводники в системах передачи информации (с помощью светового сигнала можно передавать в 10 6 раз больше информации. чем с помощью радиосигнала) В настоящее время волоконная оптика вытесняет металлические проводники в системах передачи информации (с помощью светового сигнала можно передавать в 10 6 раз больше информации. чем с помощью радиосигнала) Использование полного отражения в призматических биноклях, перископах, зеркальных фотоаппаратах, световращателях (катафотах) Использование полного отражения в призматических биноклях, перископах, зеркальных фотоаппаратах, световращателях (катафотах)