Полное отражение. Решение задач
Цель урока: формировать представление, что вначале просто интересное явление, в настоящее время меняет способы передачи информации, используя для этого световые лучи.
Ход урока
Проверка домашнего задания
1. Где можно наблюдать преломление света?
2. Вывести закон преломления света.
3. Каким может быть показатель преломления и в чем его физическая суть?
4. Задача № 1040
Дано: α = 35⁰; n= 1,5; β- ?
Решение. QUOTE 
QUOTE
; QUOTE 
= 0,38; β = 23⁰5. Задача: Вычислить скорость света в воде.
Решение. QUOTE 
; c₁- скорость света в воде; с – скорость света в вакууме; n₁=1,33 – абсолютный показатель преломления воды; n = 1 – абсолютный показатель преломления вакуума.
с₁ = с·n/n₁= 3·108 / 1,33 = 2,25·108м/с.
Изучение нового материала
Рассмотрим интересное явление – полное отражение света, которое в настоящее время используют в волоконной оптике, передаче информации. Это явление можно объяснить с помощью закона преломления.
Направим луч света из оптически более плотной среды в менее плотную среду, тогда закон преломления света будет выглядеть так: QUOTE 
=QUOTE 
;
Обращаем внимание, что теперь α. Если увеличивать угол падения – α, то и угол преломления – β, также будет увеличиваться. Когда угол преломления станет почти равным 90⁰ преломленный луч пойдет почти по границе раздела двух сред. Этот угол, β= 90⁰, назвали наибольшим углом преломления; он появляется при угле падения α0. При α0 — преломление невозможно, луч полностью отражается в первую среду. Это явление получило название — полное отражение света.
Демонстрация полного отражения света с помощью оптической шайбы. Расположив в центре, полуцилиндр с матовой задней стенкой, направим на него луч света, увеличивая угол падения, видим, что яркость отраженного луча растет при уменьшении яркости преломленного луча. Если угол достигает 90⁰, то преломленный луч пойдет вдоль границы раздела сред. Сдвинув осветитель, делаем угол падения α QUOTE 
0, преломленный луч исчезает и весь свет отражается, т.е. наблюдаем полное отражение света.
Если источник света поместить в воде близко от поверхности, то можно пронаблюдать картину полного отражения света для большого числа лучей.
α₀ — угол падения, соответствующий углу преломления 90⁰ называют предельным углом полного отражения. Так как QUOTE 
; то QUOTE 
из этого равенства рассчитали, что для воды (n=1,33) — α₀= 48⁰35’; для стекла (n=1,5) — α₀= 41⁰51’; для алмаза (n=2,42) — α₀ = 24⁰40’.
В волоконной оптике передача изображения осуществляется по пучкам гибких прозрачных волокон, которые называются световодами.
Устройство световода – стеклянное цилиндрической формы волокно, помещают в оболочку из прозрачного материала, показатель преломления которого меньше, чем у волокна. Луч света многократно полностью отражается и идет по любому пути изогнутому или прямому.
Волокна собираются в жгуты. Специальные жгуты применяют в медицине для диагностики внутренних органов. Начинается применение длинных пучков таких волокон для передачи информации.
Закрепление изученного материала
1. Что называется явлением полного отражения ?
2. Примеры применения полного отражения.
Задача. Вычислить сколько времени идет свет от Солнца до Земли?
Решение. R=1,496·1011 м; c= 3·108м/с; t = R/c; t = 1,496·1011/3·108 ≈ 0,5·103с = 8,3 мин.
Задача. Свет от Солнца до Земли идет 8 мин 16 с. Правильно ли утверждение ученика, который говорит, что когда он видит Солнце в зените, то его там уже нет.
Ответ. Солнце находится там, где мы его видим, но оно представляется таким, каким было 8 мин 16с тому назад. Также и звезды, которые мы видим такими, какие они в действительности были сотни и миллионы лет тому назад.
Подведем итоги урока.
Домашнее задание: § 61, повт.§ 60, № 1056, 1048.
(1 votes, average: 5,00 out of 5)