повне відбивання світла
TRANSCRIPT
Повне відбивання світлаРозділ V. Електромагнітні хвилі, 11 клас
РозробивВчитель I категорії НВК “Локачинська ЗОШ І-ІІІ ступенів-гімназія”Денисевич Ярослав Антолійович
Приклади відбивання світла
Задача:Промінь світла падає із води на межу поділу «вода-повітря» під кутом 50°. Знайти кут заломлення променя у повітрі.
Розв’язання
І спосіб.
Враховуючи, що α1=50°, п1=1,33, п2=1,00029≈1, шукаємо α2 за допомогою закона заломлення світла.
Маємо п1∙sin α1= п2∙sin α2, звідки sin α2=1,33 ∙0,766=1,0188.
Синус кута більший від одиниці! Парадокс.
ІІ спосіб.
Врахуємо показник заломлення повітря. Маємо
Синус кута більший від одиниці! Парадокс.
0185,100029,1
766,033,1sin 2
Дослід. Заломлення світлового променя при різних кутах падіння на межу «скло-повітря»:
а) кут падіння – біля 30°; б) кут падіння – біля 40°; в) кут падіння дорівнює куту повного відбивання
Рис. 1.
Якщо збільшувати кут падіння α, то досягнувши граничного значення кута α (назвемо його кутом повного внутрішнього відбиття), β = 90°.
При цьому куті падіння і більших кутах заломлений промінь вже не може проникнути в друге середовище, а відбивається – відбувається повне внутрішнє відбиття світла.
Кут падіння, за якого все світло починає повністю відбиватися в перше середовище, називається граничним кутом повного відбивання.
Закон заломлення світла дозволяє пояснити цікаве і практично важливе явище – повне відбиття світла.
Рис.1
Знайдемо зв’язок граничного кута повного відбивання з відносним показником заломлення оптично більш густого середовища.
,1
sin
sin1 n
n де n1 – відносний показник заломлення другого
(менш густого) середовища;
n – відносний показник першого середовища.
В цьому випадку закон заломлення запишемо такЯкщо кут падіння дорівнює граничному, то кут заломлення дорівнює 90°. Отже, sin =1 і
.1
sinnn
Явище повного внутрішнього відбиття легко спостерігати на простому досліді. Налийте в склянку воду і підніміть її дещо вище рівня очей. Поверхня води, якщо розглядати її знизу крізь склянку, здаватиметься блискучою, неначе срібною, це і буде явищем повного внутрішнього відбивання світла.
Повне внутрішнє відбиття використовують у волоконній оптиці. Це явище зумовило революцію в передаванні інформації, широко використовується в медицині.
Промінь світла, спрямований на торець скляного стрижня, поширюватиметься в ньому на значні відстані практично без послаблення. При цьому світло не виходитиме за межі скляного стрижня, зазнаючи численних відбивань на межі скло—повітря.
На поширення світла не впливає форма стрижня. З багатьох таких стрижнів-волокон виготовляють волоконні світловоди, за допомогою яких передають зображення.
Рефрактометр - пристрій, призначений для визначення показника заломлення рідини. У медицині рефрактометри застосовуються для визначення концентрації речовини у розчині (наприклад, вмісту білка в сироватці крові).
Повне внутрішнє відбивання лежить в основі проведення світла по світловолокну:Світловоди, що складаються з кількох десятків світловолокон, застосовують в ендоскопах.
Ендоскоп - прилад для розглядання внутрішніх порожнин тіла людини.
Для оптичних спостережень мікроскопічних об'єктів використовують мікроскопи, які дають збільшення до 1000 разів.
Поняття граничного кута повного відбивання лежить в основі дії багатьох приладів
Висновки При переході променя з оптично більш густого
середовища в оптично менш густе може спостерігатись явище повного відбивання, коли промінь в друге середовище не переходить, а відбивається від межі.
Найменший кут падіння, при якому вже відбувається повне відбивання, називається граничним кутом повного відбивання.