Преломление света - Световые явления

Цели: углубить и систематизировать знания учащихся об особенностях распространения света на границе раздела двух сред; ознакомить учащихся с законами преломления света.

Демонстрации: преломление света; прохождение света через плоскопараллельную пластинку и призму.

Ход урока

I. Повторение. Проверка знаний

В начале урока целесообразно провести письменную проверочную работу по теме «Изображение в плоском зеркале». Для карточек можно предложить следующие разноуровневые задания:

Уровень 1

1. Какие (печатные) буквы алфавита не изменяются при отражении в плоском зеркале?

2. Человек приближается к плоскому зеркалу со скоростью 1 м/с. С какой скоростью нужно удалять зеркало от человека, чтобы расстояние между человеком и его изображением не менялось?

Уровень 2

1. Как изменится расстояние между предметом и его изображением в плоском зеркале, если зеркало переместить в то место, где было изображение?

2. Каковы особенности изображения, получаемого с помощью плоского зеркала?

Уровень 3

1. Постройте изображение предмета АВ в плоском зеркале (рис. 44). Определите графически область видения этого предмета в зеркале.

2. Постройте изображение многоугольника в плоском зеркале (рис. 45). Определите графически область видения изображения.

Уровень 4

1. Как следует расположить два плоских зеркала, чтобы светящаяся точка и два ее изображения лежали в вершинах равностороннего треугольника? Задачу решить графически.

2. Постройте изображение предмета (точки) в двух плоских зеркалах, угол между которыми равен 60°. Сколько изображений при этом получается?

II. Изучение нового материала

План изложения нового материала:

1. Явление преломления света.

2. Законы преломления света.

3. Абсолютный и относительный показатели преломления.

1. Ранее уже говорилось, что при падении пучка света на границу раздела двух сред пучок раздваивается: одна его часть возвращается в первую среду (и это явление называется отражением света), а другая - проникает во вторую среду, изменив свое направление (это явление называется преломлением света).

2. Используя демонстрационный эксперимент и чертеж (рис. 46), учитель формулирует законы преломления света:

а) луч падающий и луч преломленный лежат в одной плоскости с перпендикуляром, восстановленным к границе раздела двух сред в точке падения;

б) отношение синуса угла падения к синусу угла преломления для данных двух сред есть величина постоянная, зависящая только от оптических свойств этих сред:

где n_2,1 - относительный показатель преломления второй среды относительно первой.

3. Абсолютный и относительный показатели преломления. Если обозначить скорость распространения света в первой среде v₁, а во второй - v₂, то:

Показатель преломления вещества относительно вакуума называется абсолютным показателем преломления. Следовательно,

Откуда:

где n₁ и n₂ - абсолютные показатели преломления первой и второй сред.

Вопросы учащимся:

- От чего зависит абсолютный показатель преломления?

- В каком случае относительный показатель преломления больше единицы? меньше единицы?

Среда, в которой скорость света меньше, называется оптически более плотной средой. Если n₂ < n₁ - вторая среда оптически менее плотная, α < γ.

Ход лучей при преломлении света также имеет свойство обратимости:

Если точечный объект и его изображение поменять местами, то лучевая картина преломления не изменится; изменится при этом лишь направление лучей.

Интересное явление можно наблюдать при распространении света из среды с большей оптической плотностью в среду с меньшей оптической плотностью. Если постепенно увеличивать угол падения, то при некотором его значении (меньше 90°) угол преломления станет равным 90°. При дальнейшем увеличении угла падения падающий луч уже будет отражаться в ту среду, из которой пришел. Это явление получило название полного внутреннего отражения.

III. Решение задач

Если в конце урока остается время, его желательно посвятить решению задач по изученной теме.

Задача 1

Угол падения луча из воздуха в стекло равен 0°. Чему равен угол преломления?

Задача 2

Луч света падает на плоскую границу раздела двух сред. Угол падения равен 40°, угол между отраженным лучом и преломленным 110°. Чему равен угол преломления?

Задача 3

Угол падения равен 30°, угол между падающим лучом и преломленным 140°. В какой среде луч распространялся вначале: в оптически более плотной или менее плотной?

Задача 4

На дне аквариума с водой лежит плоское зеркало. На поверхность воды падает луч. Нарисуйте примерный ход луча, если угол падения равен 50°. Под каким углом к поверхности воды луч снова выйдет в воздух?

Задача 5

На горизонтальном дне водоема, имеющего глубину 1,2 м, лежит плоское зеркало. Луч света падает на поверхность воды под углом 30°. На каком расстоянии от места падения этот луч снова выйдет на поверхность воды после отражения от зеркала? Показатель преломления воды 1,33.

Домашнее задание

1. § 65 учебника; вопросы и задания к параграфу.

2. Выполнить упражнение 32 (учебник, с. 160-161).