2020-08-05
367Дисциплина: ОДБ.13 Физика
Группа: ТПОП-19
Дата: 02.06. 2020
Преподаватель: Кулага Т.Ф.
Задание: Ф ото выполненной работы прислать по адресу: kitdistergo@mail.ua kitdisttpop@mail.ua. или VK https://vk.com/feed
(Название файла с ответами: № занятия, дисциплина, группа, Фамилия, имя, студента).
Например: Иванов И.И., ТПОП-19, Физика
Сроки выполнения: 03.06.2020
Задания для дистанционного обучения будут выдаваться в день проведения занятия, согласно расписанию и подмен по адресу: https://s3320.nubex.ru/5989/ или VK https://vk.com/ ТЭЭО-19, https://vk.com/ ТПОП-19
Мотивация
«Основная философская ценность физики в том, что она даёт мозгу нечто определённое, на что можно положиться. Если вы окажетесь где-то не правы, природа сама сразу же скажет вам об этом.»
(Джеймс Максвелл)
Тема занятия: Закон отражения света. Закон преломления света. Полное внутреннее отражение
Цель.
1. Учебная. Сформулировать законы отражения и преломления. Ввести понятие полного отражения. Закрепить полученные знания методом решения задач.
|
|
|
2. Развивающая. Развивать логическое мышление и естественно - научное мировоззрение.
3. Воспитательная. Воспитывать интерес к явлениям природы, научным достижениям и открытиям.
Межпредметные связи:
· Обеспечивающие: химия, геометрия.
· Обеспечиваемые: химия, геометрия.
Посмотреть и прослушать видеоурок на Youtube по ссылке:
1. https://www.youtube.com/watch?v=t2UK7ItIIT0
2. https://www.youtube.com/watch?v=iPWChM0KJSE
3. https://www.youtube.com/watch?v=dFlFMkEHvn8
Обязательная литература:
Мякишев Г.Я.,Буховцев Б.Б.,Чаругин В.М. Физика.11 класс. Учебник для общеобразовательных организаций. М.: Просвещение, 2014.
http://uchebniki.net/fizika11/7-uchebnik-fizika-11-klass-myakishev-buhovcev-charugin.html
План:
Закон отражения света.
Закон преломления света
Полное отражение света
Закрепление материала
Законы отражения и преломления света
Явления отражения и преломления света изучались на опытах в 8-м классе, там же были сформулированы законы отражения света и положения, которым подчиняется преломление света. Напомним изученное, несколько дополнив и углубив его.
Направим узкий пучок света на поверхность воды. Мы уже знаем, что пучок света на границе меджду воздухом и водой отражается и одновременно преломляется. Опыты показывают, что при изменении направления падающего луча изменяется направление и отраженного луча, но они всегда лежат в одной плоскости. Именно в этом и заключается первый закон отражения света: падающий луч, отраженный луч и перпендикуляр к границе раздела двух сред, восставленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости
(то, что две из перечисленных прямых лежат в одной плоскости, — это не закон, поскольку любые две пересекающиеся прямые удовлетворяют этому геометрическому положению. Физическим смыслом закона является то, что и третья прямая лежит в этой плоскости).
|
|
|
Изменяя угол падения луча на воду, видим, что изменяется и угол отражения. Измеряя каждый раз углы падения и отражения, можно установить, что они всегда равны между собой. В этом и заключается второй закон отражения света: угол отражения равен углу падения.
Напомним, что углы падения и отражения принято измерять от перпендикуляра, проведенного к поверхности раздела сред в точке падения луча, до соответствующего луча.
При изменении направления падающего луча изменяется направление и преломленного луча, но опыты показывают, что:
Преломленный луч лежит в той же плоскости, в которой лежат падающий луч и перпендикуляр, восставленный в точке падения луча к границе раздела двух сред-. Это первый закон преломления света.
Более сложным оказался вопрос о направлении распространения преломленного луча. Первую попытку найти зависимость между углами падения и преломления осуществил известный александрийский астроном Клавдий Птолемей во II в. до нашей эры. Но решить эту проблему удалось голландскому физику Снеллиусу и независимо от него французскому математику и физику Рене Декарту в XVI веке. Они установили, что: при всех изменениях углов падения и отражения отношение синуса угла падения к синусу угла преломления для данных двух сред величина постоянная, которая называется показателем преломления второй среды относительно первой.
Математически этот закон можно записать в виде такой формулы:
где n — величина, зависящая от свойств сред, на границе раздела которых происходит отражение света, и называется показателем преломления второй среды относительно первой. Если свет преломляется на границе «вакуум,— прозрачная среда», то соответствующий показатель преломления называется абсолютным показателем преломления прозрачной среды. Поскольку первой средой обычно бывает воздух, то принято определять показатель преломления данной среды относительно воздуха. Этот относительный показатель преломления очень мало отличается от абсолютного, поскольку абсолютный показатель преломления воздуха мало отличается от единицы и при нормальных условиях равен 1, 00029.Из двух веществ оптически более плотным называется то, которое имеет больший абсолютный показатель преломления.
Направим теперь луч света со второй среды в первую в том направлении, которым ранее шел преломленный луч. Угол падения в этом случае равен у. В каком направлении пойдет преломленный луч в первой среде? Законы преломления позволяют легко ответить на этот вопрос. Действительно, второй закон преломления в этом случае запишется в виде:
где х — угол преломления; п1•- показатель преломления первой среды относительно второй. Этот показатель, очевидно, связан простым соотношением с показателем преломления второй среды относительно первой:
n1=1\n
Подставляя значение в записанное выше уравнение второго закона преломления, получим: 
Отсюда следует, что x=а, то есть угол преломления в первой среде равен углу падения для того случая, когда свет падал из первой среды во вторую. Таким образом, падающий и преломленный лучи словно меняются местами. Полученный нами результат говорит о том, что в рассматриваемом случае световые лучи имеют свойство обратимости: если луч падает из первой среды под углом а, то во второй среде он пойдет под углом у, а если луч падает со второй среды под углом у, то он пойдет в первой среде под углом а. Обратимость отраженного и падающего лучей очевидна.
Естественно, что свойство обратимости световых лучей сохраняется и при многоразовых отражениях и преломлениях, которые могут происходить в любой последовательности.
|
|
|
Полное отражение света
Интересное явление возникает, если свет распространяется из оптически более плотной среды в менее плотную. Мы видели, что в оптически более плотной среде луч света образует меньший угол с перпендикуляром, проведенным к границе раздела двух сред, чем луч, который распространяется в оптически менее плотной среде. Таким образом, если в этом случае увеличивать угол падения, то угол преломления также будет увеличиваться, причем он будет всегда больше угла падения (рис.). При определенном угле падения преломленный луч в оп 
тически менее плотной среде образует угол 90° с перпендикуляром к границе раздела двух сред, то есть он будет распространяться вдоль границы раздела сред. Если угол падения еще увеличить, то во вторую среду (оптически менее плотную) луч вообще не пройдет и полностью отразится в первую. Это явление называется полным отражением света, а угол падения, при котором весь свет начинает полностью отражаться в первую среду — предельным углом полного отражения
. 
Используя закон преломления, легко найти связь между предельным углом полного отражения и относительным показателем преломления оптически более плотной среды. Действительно, в нашем случае закон преломления запишется так:
где n1 — относительный показатель преломления второй менее плотной) среды; п —относительный показатель преломления первой среды. Если угол падения равен предельному, то угол преломления будет равен 90°. Следовательно, 
Для стекла с показателем преломления п =1 55предельный угол полного отражения приближенно равен 40°, Оптические детали, действие которых базируется на явлении полного отражения, используются для замены зеркал в различных оптических приборах На рисунке изображено две такие детали: поворотная (а I к оборотная (б) призмы. Принцип действия этих призм ясен из рисунка. Элементы оптических систем такого типа заменяю! металлически зеркала, поверхность которых блекнет со временем» Кроме того, изготовить такие элементы (например, оборотную призму) часто бывает проще, чем собрать эквивалентную зеркальную систему. Поворотные и оборотные призмы применяются, в частности, в перископах и биноклях.
|
|
|
В последнее время явление полного отражения используется в приспособлениях для передачи изображения предмета без помощи линз и зеркал. Это так называемые световоды. Световод состоит из большого количества тонких (диаметром около 20 мкм) стеклянных нитей длиной около 1 м каждая. Эти нити расположены вплотную одна возле другой и параллельны между собой. На обоих торцах световода взаимное расположение нитей строго одинаково. Каждая нить окружена тонкой оболочкой из стекла, которое имеет меньший показатель преломления, чем сама нить.
Контрольные вопросы
· Сформулируйте законы отражения.
· Сформулируйте законы преломления.
· Объясните физический смысл закона преломления.
· Где применяется полное преломление.
Домашнее задание
составить конспект,
ответить на контрольные вопросы.
решить задачи:
1. С увеличением расстояния от поверхности Земли плотность атмосферы убывает. Как это обстоятельство влияет на распространение света в атмосфере? Возможно ли полное отражение света от верхних слоев атмосферы?
2. Луч, отраженный от поверхности воды, образует с преломленным лучом угол 90°. Определите угол падения и угол преломления.
3. Параллельный пучок падает на поверхность воды под углом 60°. Ширина пучка в воздухе 5 см. Определите ширину пучка в воде.
КРИТЕРИИ ОЦЕНИВАНИЯ
Оценка «5» ставиться в том случае, если студент показывает верное понимание физической сущности рассматриваемых явлений и закономерностей, законов и теорий, а также правильное определение физических величин, их единиц и способов измерения: правильно выполняет чертежи, схемы и графики; строит ответ по собственному плану, сопровождает рассказ собственными примерами, умеет применять знания в новой ситуации при выполнении практических заданий;
может установить связь между изучаемым и ранее изученным материалом по курсу физики, а также с материалом, усвоенным при изучении других предметов.
Оценка «4» ставиться, если ответ студент удовлетворяет основным требованиям на оценку 5, но дан без использования собственного плана, новых примеров, без применения знаний в новой ситуации, 6eз использования связей с ранее изученным материалом и материалом, усвоенным при изучении др. предметов: если студент допустил одну ошибку или не более двух недочётов и может их исправить самостоятельно или с небольшой помощью преподавателя
Оценка «3» ставиться, если студен правильно понимает физическую сущность рассматриваемых явлений и закономерностей, но в ответе имеются отдельные пробелы в усвоении вопросов курса физики, не препятствующие дальнейшему усвоению вопросов программного материала: умеет применять полученные знания при решении простых задач с использованием готовых формул, но затрудняется при решении задач, требующих преобразования некоторых формул, допустил не более одной грубой ошибки и двух недочётов, не более одной грубой и одной негрубой ошибки, не более 2-3 негрубых ошибок, одной негрубой ошибки и трёх недочётов; допустил 4-5 недочётов.
Оценка «2» ставится, если студент не овладел основными знаниями и умениями в соответствии с требованиями программы и допустил больше ошибок и недочётов чем необходимо для оценки «3».
