Преломление света - ОПТИЧЕСКИЕ ЯВЛЕНИЯ

Цели урока:

Углубить и систематизировать знания учащихся об особенностях распространения света на границе раздела двух сред. Познакомить учащихся с законами преломления света.

Ход урока

I. Письменная проверочная работа

В начале урока целесообразно провести письменную проверочную работу по теме «Изображение в плоском зеркале»:

Вариант I

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

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

3. Постройте изображение предмета АВ в плоском зеркале (рис. 179). Определите графически область видения этого предмета в зеркале.

Вариант II

1. 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?

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

3. Постройте изображение многоугольника в плоском зеркале (рис. 180). Определите графически область видения изображения.

II. Изучение нового материала

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).

Предварительное замечание: В учебнике С. В. Громова для 9 класса нет формул для закона преломления и показателя преломления (они даны в 11 классе). По этой причине учитель при объяснении материала также может их не давать, а ограничиться рассмотрением явления преломления света на качественном уровне. С другой стороны, в написании закона преломления в 9 классе ничего предосудительного нет: ведь ученики уже знакомы с определением синуса угла (из курса математики). В пункте IV данного урока (Решение задач) звездочкой указаны задачи, которые требуют знания формулы для закона преломления.

Используя демонстрационный эксперимент и чертеж (рис. 181), 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_1,2 - относительный показатель преломления второй среды относительно первой.

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, β < 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. Закрепление изученного

- Что такое преломление света?

- Какая среда является оптически более плотной: лед или кварц?

- Почему наблюдателю, смотрящему сверху на воду, глубина водоема кажется меньше, чем на самом деле?

- Какой будет казаться глубина реки, если в действительности она равна 2 м?

- Чему равен угол падения луча, если преломленный луч перпендикулярен границе раздела сред?

- Какой угол называют углом преломления?

- Чему равняется скорость света в вакууме?

IV. Решение задач

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. § 33 учебника;

2. Выполнить экспериментальное задание;

3. Задачи 139, 140.