Урок 18. Поляризация света. Корпускулярная и волновая теории света
Предмет: Физика, 11 класс

Конспект урока

Физика, 11 класс

Урок 18. Поляризация света. Корпускулярная и волновая теории света

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

поляризация света;
естественный и плоскополяризованный свет;
применение поляризации световых волн;
корпускулярная и волновая теории света.

Глоссарий по теме:

Свет – электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом.

Поляризация света – процесс упорядочения колебаний вектора напряженности электрического поля световой волны при прохождении света сквозь некоторые вещества (при преломлении) или при отражении светового потока.

Естественный свет – световой поток, в котором колебания векторов и происходят по всем направлениям, перпендикулярным направлению распространения волн.

Плоскополяризованный свет – свет, в котором колебания вектора происходят только в одной определённой плоскости.

Поляроид – тонкая (0,1 мм) плёнка кристаллов герапатита, нанесённая на целлулоид или стеклянную пластинку.

Корпускулярная теория света – свет представляет собой поток частиц (корпускул), испускаемых светящимися телами во все стороны.

Волновая теория света – свет имеет волновую природу, то есть ведёт себя как электромагнитная волна, от длины которой зависит цвет видимого нами света.

Основная и дополнительная литература по теме урока:

1. Мякишев Г. Я., Буховцев Б. Б., Чаругин В. М. Физика. 11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. – С. 225 – 228.

2.Рымкевич А. П. Сборник задач по физике. 10-11 класс - М.:Дрофа,2009. – С. 149.

3. Элементарный учебник физики. Учебное пособие в 3 т./под редакцией академика Ландсберга Г. С.: Т.3. Колебания и волны. Оптика. Атомная и ядерная физика. – 12-е изд. – М.: ФИЗМАТЛИТ, 2001. С. 367 - 373.

4. Савельев И.В. Курс общей физики, том III. Оптика, атомная физика, физика атомного ядра и элементарных частиц. М.: Изд. «Наука», 1970 г. С. 157.

5. Джанколи Д.К. Физика в двух томах. Т.2. М: «МИР», 1989. С. 441 - 454.

Основное содержание урока

Свет – электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом.

В соответствии с двумя способами передачи энергии от источника тока к приёмнику возникли и начали развиваться две совершенно разные теории, объясняющие, что такое свет, какова его природа. Эти теории возникли почти одновременно в XVII веке.

Одна из этих теорий связана с именем Ньютона, другая – с именем Гюйгенса.

Ньютон придерживался так называемой корпускулярной теории света, согласно которой свет – это поток частиц, идущих от источника во все стороны (перенос вещества).

Согласно же представления Гюйгенса свет – это волны, распространяющиеся в особой гипотетической среде – эфире, заполняющем всё пространство и проникающем внутрь всех тел.

Обе теории длительное время существовали параллельно.

На основе корпускулярной теории трудно объяснить, почему световые пучки, пересекаясь в пространстве, никак не действуют друг на друга. Ведь световые пучки должны сталкиваться и рассеиваться. Волновая же теория это легко объясняла.

Однако прямолинейное распространение света, приводящее к образованию за предметами резких теней, трудно объяснить на основе волновой теории. По корпускулярной же теории прямолинейное распространение света является просто следствием закона инерции.

В начале XIX века впервые были изучены явления дифракции и интерференции света. Эти явления присущи исключительно волновому движению. Объяснить их с помощью корпускулярной теории нельзя. Поэтому казалось, что волновая теория одержала окончательную победу.

Такая уверенность особенно окрепла, когда Максвелл во второй половине XIX века доказал, что свет – это частный случай электромагнитных волн.

Работами Максвелла были заложены основы электромагнитной теории.

После экспериментального обнаружения электромагнитных волн Герцем никаких сомнений в том, что при распространении свет ведёт себя как волна, не осталось. Нет их и сейчас.

Однако в начале XX века представления о природе света начали тем не менее коренным образом меняться. Оказалось, что при излучении и поглощении свет ведёт себя подобно потоку частиц. Были обнаружены прерывистые, или, как говорят, квантовые свойства света.

Возникла необычная ситуация: явления интерференции и дифракции по-прежнему можно было объяснить, если считать свет волной, а явления излучения и поглощения – если считать свет потоком частиц. Такую двойственность поведения света называют корпускулярно-волновым дуализмом.

Опыт с турмалином

Возьмём прямоугольную пластину турмалина, вырезанную таким образом, чтобы одна из её граней была параллельна оси кристалла. Если направить нормально на такую пластину пучок света от электрической лампы или солнца, то вращение пластины вокруг пучка никакого изменения интенсивности света, прошедшего через неё, не вызовет. Световое пятно лишь приобретает зеленоватую окраску.

Если мы заставим пучок света пройти через второй точно такой же кристалл турмалина, параллельный первому, то при одинаково направленных осях кристаллов опять ничего интересного не происходит: просто световой пучок ещё более ослабляется за счет поглощения во втором кристалле. Но если второй кристалл вращать, оставляя первый неподвижным, то обнаружится гашение света. И когда оси перпендикулярны друг другу, свет не проходит совсем. Он целиком поглощается вторым кристаллом.

Выводы из опыта:

свет – поперечная волна;
кристалл турмалина обладает способностью пропускать световые волны с колебаниями, происходящими в одной определённой плоскости.

Кристалл турмалина преобразует естественный свет в плоскополяризованный.

Поляризация света – процесс упорядочения колебаний вектора напряженности электрического поля световой волны при прохождении света сквозь некоторые вещества (при преломлении) или при отражении светового потока.

Естественный свет – световой поток, в котором колебания векторов и происходят по всем направлениям, перпендикулярным направлению распространения волн.

Плоскополяризованный свет – свет, в котором колебания вектора происходят только в одной определённой плоскости.

Поляроид – тонкая (0,1 мм) плёнка кристаллов герапатита, нанесённая на целлулоид или стеклянную пластинку.

Поляризация света широко применяется в светотехнике, астрофизике, спектроскопии, медицине, геологии, минералогии, кристаллографии и т.д.

Разбор тренировочного задания

1. Свет, отраженный от поверхности воды, является частично поляризованным. Как убедиться в этом, имея поляроид?

Решение.

Чтобы убедиться в этом, нужно смотреть на воду через поляроид, поворачивая его, пока изображение не исчезнет.

2. Если смотреть на спокойную поверхность неглубокого водоёма через поляроид и постепенно поворачивать его, то при некотором положении поляроида дно водоёма будет лучше видно. Объясните явление.

Решение.

Отражённый и частично поляризованный свет не пройдет через поляроид и не будет «слепить» глаза.