Урок 12. Световые волны
Предмет: Физика, 11 класс

Конспект урока

Физика, 11 класс

Урок 12. Световые волны

Перечень вопросов, рассматриваемых на уроке:

Геометрическая оптика. Прямолинейное распространение света.

Скорость света и описание методов её измерения;

Принцип Гюйгенса, законы отражения и преломления света, границы их применимости;

Определение показателя преломления среды.

Ключевые слова: оптика; свет; световой луч; преломление; отражение; показатель преломления.

Глоссарий по теме:

Оптика – раздел физики, изучающий световые явления, выясняющий физическую природу и свойства света, закономерности его излучения и взаимодействия с веществом.

Геометрическая оптика – раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах и законы его отражения от зеркальных поверхностей на основе представления о световых лучах.

Волоконная оптика - раздел оптики, который изучает систему передачи света и изображений с помощью световодов.

Световой луч – линия, вдоль которой распространяется световая энергия.

Свет – это электромагнитное излучение, воспринимаемое человеческим глазом.

Скорость света – абсолютная величина скорости распространения электромагнитных волн в вакууме.

Преломление света – явление изменения направления распространения света при прохождении через границу раздела сред с разными оптическими свойствами.

Закон прямолинейного распространения света: в однородной оптической среде свет распространяется прямолинейно.

Закон отражения света: луч падающий, луч отражённый и нормаль к отражающей поверхности в точке падения лежат в одной плоскости, причём угол падения равен углу отражения.

Отражение света - явление изменения направления распространения света на границе двух сред, при котором свет остается в первой среде.

Угол падения – угол между падающим лучом и нормалью к отражающей поверхности в точке падения.

Угол отражения – угол между нормалью к отражающей поверхности и отражённым лучом.

Плоская волна – волна, у которой поверхности равной фазы (волновые поверхности) и соответственно фронт волны имеет форму плоскости.

Список обязательной литературы и дополнительная литература:

Мякишев Г.Я., Буховцев Б.Б., Чаругин В.М.. Физика.11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций М.: Просвещение, 2017. С.170 – 190.

Теоретический материал для самостоятельного изучения

Геометрическая оптика – раздел оптики, изучающий законы распространения света в прозрачных средах на основе представления о нем как о совокупности световых лучей. Световой луч – это линия, указывающая, в каком направлении свет переносит энергию.

В соответствии с двумя способами передачи энергии от источника к приёмнику в XVII в. возникли две противоречащие друг другу теории света: а) корпускулярная теория света Ньютона; б) волновая теория света Гюйгенса.

С установлением электромагнитной природы света в XIX в. и обнаружением квантовых свойств света в начале XX в. и волновая и корпускулярная теории света одержали победу. Выяснилось, что свет имеет двойственную природу. Астрономическим и лабораторным методами измерена скорость света в вакууме. По современным вычислениям скорость света равна 299 792 458 м/с или приближенно .

Скорость распространения света в веществе всегда меньше, чем в вакууме.

В основе геометрической оптики лежат четыре закона: закон прямолинейного распространения света; закон независимости световых лучей; закон отражения света; закон преломления света. С помощью принципа Гюйгенса можно вывести и объяснить законы распространения света.

Плоская поверхность, зеркально отражающая свет, называется плоским зеркалом.

Свойства плоского зеркала:

изображение предмета мнимое;

изображение симметричное предмету относительно зеркала;

размеры изображения равны размерам предмета.

При падении света на плоскую границу раздела, часть светового потока частично отражается, а часть преломляется.

Законы преломления: 1. Падающий луч, преломлённый луч и нормаль к границе раздела двух сред в точке падения луча лежат в одной плоскости. 2. Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления β – величина постоянная для данных сред и равная относительному показателю преломления второй среды относительно первой:

где n – относительный показатель преломления второй среды относительно первой; n1 и n2 - абсолютные показатели преломления первой и второй сред.

Абсолютный показатель преломления среды n – это физическая величина, показывающая, во сколько раз скорость света c в вакууме больше, чем в среде 𝛖:

Относительный показатель преломления второй среды относительно первой n21 – величина, показывающая во сколько скорость 𝛖1 распространения света в первой среде больше (меньше; равна) скорости 𝛖2 распространения света во второй:

Полное отражение – это явление отражения света, падающего из оптически более плотной среды на границу с оптически менее плотной средой под углом падения, большим некоторого предельного угла α0.

Предельный угол полного отражения α0 - угол падения луча, при котором преломлённый луч скользит вдоль границы раздела двух сред

Разбор тренировочного типового задания:

1. Вставьте в текст слова из выпадающего списка: «Свет при взаимодействии с веществом испытывает __________, преломление и ___________. Скорость света _______ и измерена».

Варианты ответов: отражение, тяготение, поглощение, конечна, бесконечна, переменная.

Правильный вариант: отражение, поглощение, конечна.

2. Решите задачу и зачеркните неверные ответы. Найти показатель преломления рубина, если предельный угол полного отражения для рубина равен 340.

Варианты ответов:

0,18;

1,8;

34;

3,4

Правильный вариант: 0,18; 34; 3,4

Решение:

Предельный угол полного отражения: α0 = 340;

Угол преломления – 900 (sin 900 = 1);

Вторая среда – воздух ( n = 1)

Предельный угол на границе рубин – воздух равен:

Отсюда показатель преломления рубина равен:

Ответ: n = 1,8.