KNOWLEDGE HYPERMARKET


Узагальнююче повторення з теми „Геометрична фабрика”. Розв’язування задач з теми „Геометрична оптика”

Гіпермаркет Знань>>Фізика і астрономія>>Фізика 11 клас>> Фізика: Узагальнююче повторення з теми „Геометрична фабрика”. Розв’язування задач з теми „Геометрична оптика”


УЗАГАЛЬНЮЮЧЕ ПОВТОРЕННЯ З ТЕМИ "ГЕОМЕТРИЧНА ФАБРИКА". РОЗВ’ЯЗУВАННЯ ЗАДАЧ З ТЕМИ "ГЕОМЕТРИЧНА ОПТИКА"


ЗАЛОМЛЕННЯ ЕЛЕКТРОМАГНІТНИХ ХВИЛЬ

Наллємо в скляну посудину прямокутної форми воду, підфарбовану спеціальною речовиною, яка, розсіюючи світло, робить його видимим у прозорій воді. Над поверхнею води пустимо деяку кількість диму, частачки якого також розсіюють світло. Якщо тепер спрямуємо вузький пучок світла на поверхню води під певним кутом, то помітимо, що на поверхні води він розділиться на два пучки (мал.4.25). Один із них буде відбитим від поверхні води відповідно до закону відбивання, а другий — пройде у воду, змінивши напрямок свого поширення.

Явище зміни напрямку поширення фронту електромагнітних хвиль при переході крізь межу двох середовищ називають заломленням.

З'ясуємо, чому на межі двох різнорідних середовищ відбувається заломлення електромагнітних хвиль.
Відомо, що кожна точка поверхні, на яку падає електромагнітна хвиля, стає джерелом нової сферичної електромагнітної хвилі внаслідок збудження коливань заряджених частинок речовини. Така хвиля поширюється не тільки як відбита у першому середовищі, а й як заломлена у другому середовищі.

На межі двох прозорих речовин відбувається заломлення електромагнітних хвиль

Для пояснення причин заломлення електромагнітних хвиль на межі двох середовищ скористаємося принципом Гюйгенса. Розглянемо випадок, коли швидкість хвилі певної довжини 1-19-1.jpg в першому середовищі більша, ніж у другому:

2-53.jpg

Для такого співвідношення швидкостей друге середовище у фізиці називають оптично густішим.
Нехай плоска хвиля падає на поверхню MN розділу двох середовищ під кутом а (мал. 4.26). Фронт цієї хвилі, зображений на малюнку прямою АВ, досягає поверхні MN спочатку в точці А. Через інтервал часу Δt фронт хвилі досягає точки С. Доки точка В фронту хвилі переміщується зі швидкістю v1 до точки С, в точці А з'являється сферична хвиля, фронт якої починає поширюватись у другому середовищі зі швидкістю v2. (Поширення відбитої хвилі у першому середовищі не розглядатимемо.) Оскільки 2-54.jpg то радіус AD фронту цієї хвилі в речовині буде меншим за відстань, яку пройшла хвиля протягом цього самого інтервалу часу від точки В в напрямку точки С. Отже,

2-55.jpg

Провівши пряму CD, одержимо переріз фронту хвилі площиною малюнка. З побудови видно, що лінія CD не паралельна лінії АВ. Якщо з точок С і D провести перпендикуляри до фронту хвилі, то одержимо промені, які показують хід пучка в другій речовині. З мал. 4.26 видно, що другий пучок наблизився до перпендикуляра, поставленого в точку А (або Q до межі поділу двох середовищ MN.

Заломлення електромагнітної хвилі на межі двох середовищ відбувається тому, що швидкість світла в різних речовинах різна

З'ясуємо, від чого залежить кут заломлення у при переході хвилі з першого середовища у друге. Для цього розглянемо трикутники ABC і ACD. Вони прямокутні зі спільною гіпотенузою АС. Відношення їхніх сторін ВС і AD дорівнюватиме відношенню швидкостей хвилі в кожному середовищі:

2-56.jpg

Катет ВС лежить навпроти кута ВАС = а, тому він дорівнює ВС=ACsina. Катет AD лежить навпроти кута ACD = y і дорівнює AD = ACsiny.

Врахувавши останні залежності, запишемо співвідношення

2-57.jpg

Відношення 2-58.jpg для кожної пари речовин для даної довжини хвилі є суто індивідуальним. Тому його характеризують фізичною величиною, яку називають відносним показником заломлення:

2-59.jpg

Якщо електромагнітна хвиля світла падає на межу поділу вакуум-речовина, то показник заломлення:

2-60.jpg

де с — швидкість світла у вакуумі; v — швидкість світла в даній речовині.

Кут заломлення електромагнітної хвилі залежить від співвідношення швидкостей світла в кожному середовищі

Закон заломлення
Відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення для двох даних середовищ є величиною сталою.
Падаючий і заломлений промені лежать в одній площині з перпендикуляром, опущеним на межу двох середовищ у точку падіння
Відносний показник заломлення

2-61.jpg

Абсолютний показник 'аломлення

2-62.jpg

Показник заломлення, визначений відносно вакууму, називають абсолютним показником заломлення. Абсолютний показник заломлення є однією з головних оптичних характеристик речовини. Його, як правило, визначають експериментально.
Між абсолютним і відносним показниками заломлення є певна залежність, яку можна встановити, скориставшись означеннями цих величин:
с           с              vx    п2   „    .
п\ =—; «2 =—, звідки —- = —. Оскільки
V\              V2                    Vj       П\
V\                                     П2
-----=«2>Ь   ТО  Л2,1 =-----•
V2                                    Щ
Відносний показник заломлення для двох речовин дорівнює відношенню абсолютних показників заломлення кожної з цих речовин.
Абсолютний показник заломлення залежить від частоти хвилі. Залежність показника заломлення від частоти електромагнітної хвилі називають дисперсією. Докладніше це явище описано далі.

ЗАДАЧІ ДЛЯ САМОСТІЙНОГО РОЗВ'ЯЗУВАННЯ 17
1. Визначте показник заломлення скла, якщо швидкість світла в ньому 200 000 кмс.
2. На поверхню рідини падає промінь під кутом 25°. Визначте кут заломлення променя, якщо швидкість світла в рідині 2,4 • 105кмс.
3. Показник заломлення речовини 1,63. Який кут заломлення відповідає куту падіння променя 45°?
4. Пучок світла падає з повітря на поверхню рідини під кутом 40°, кут його заломлення дорівнює 24°. Яким буде кут заломлення, якщо пучок падатиме під кутом 80°?
5. У дно річки завглибшки 2 м забито стовп так, що частина його завдовжки 1 м здіймається над водою. Знайдіть довжину тіні стовпа на поверхні води і на дні річки, якщо висота сонця над горизонтом 30°. Показник заломлення води 1,33.
6. Палиця завдовжки 2L зі зламом посередині занурена у воду так, що спостерігач бачить її прямою. Який кут зламу має палиця? Показник заломлення води 1,33.
7. Який кут падіння променя на поверхню кварцового скла, якщо кут між заломленим і відбитим променями становить 120°?
8. Яка швидкість світла у кризі, якщо кут падіння променя дорівнює 61°, а кут заломлення 42°.
9. Швидкість жовтого світла у склі 198 200 кмс, у воді — 225 000 кмс. Визначте показник заломлення скла відносно води.

ЗАПИТАННЯ
1. Яке явище спостерігається при переході електромагнітної хвилі через межу поділу двох середовищ різної оптичної густини?
2. Що визначає відносний показник заломлення?
3. Як пов'язані між собою абсолютний і відносний показники заломлення?
4. Яка властивість електромагнітних хвиль проявляється в явищі дисперсії?
5. Як формулюється закон заломлення?


Є.В. Коршак, О.І. Ляшенко, В.Ф. Савченко, Фізика, 11 клас
Вислано читачами з інтернет-сайтів  


Скачати календарно-тематичне планування з фізики, відповіді на тести, завдання та відповіді школяру, книги та підручники, курси учителю з фізики для 11 класу


Зміст уроку
1236084776 kr.jpg конспект уроку і опорний каркас                      
1236084776 kr.jpg презентація уроку 
1236084776 kr.jpg акселеративні методи та інтерактивні технології
1236084776 kr.jpg закриті вправи (тільки для використання вчителями)
1236084776 kr.jpg оцінювання 

Практика
1236084776 kr.jpg задачі та вправи,самоперевірка 
1236084776 kr.jpg практикуми, лабораторні, кейси
1236084776 kr.jpg рівень складності задач: звичайний, високий, олімпійський
1236084776 kr.jpg домашнє завдання 

Ілюстрації
1236084776 kr.jpg ілюстрації: відеокліпи, аудіо, фотографії, графіки, таблиці, комікси, мультимедіа
1236084776 kr.jpg реферати
1236084776 kr.jpg фішки для допитливих
1236084776 kr.jpg шпаргалки
1236084776 kr.jpg гумор, притчі, приколи, приказки, кросворди, цитати

Доповнення
1236084776 kr.jpg зовнішнє незалежне тестування (ЗНТ)
1236084776 kr.jpg підручники основні і допоміжні 
1236084776 kr.jpg тематичні свята, девізи 
1236084776 kr.jpg статті 
1236084776 kr.jpg національні особливості
1236084776 kr.jpg словник термінів                          
1236084776 kr.jpg інше 

Тільки для вчителів
1236084776 kr.jpg ідеальні уроки 
1236084776 kr.jpg календарний план на рік 
1236084776 kr.jpg методичні рекомендації 
1236084776 kr.jpg програми
1236084776 kr.jpg обговорення


Если у вас есть исправления или предложения к данному уроку, напишите нам.

Если вы хотите увидеть другие корректировки и пожелания к урокам, смотрите здесь - Образовательный форум.