Закон преломления света

Слайд 1. Закон преломления света

Основы геометрической оптики и поведение лучей на границе двух сред

Слайд 2. Что такое преломление?

Преломление — это изменение направления распространения света при переходе из одной прозрачной среды в другую. Этот эффект возникает из-за того, что скорость света в разных веществах неодинакова. Например, в воде свет распространяется медленнее, чем в воздухе, что заставляет луч «сгибаться» на границе раздела.

Слайд 3. Геометрическая схема процесса

Слайд 4. Закон Снеллиуса

Падающий луч, преломлённый луч и перпендикуляр, проведённый в точку падения, лежат в одной плоскости.

Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух данных сред.

Формула закона: $\frac{\sin \alpha }{\sin \beta }=\frac{n_2}{n_1}$.

Здесь $n_1$ и $n_2$ — абсолютные показатели преломления сред.

Слайд 5. Показатель преломления

Показывает, во сколько раз скорость света в вакууме $c$ больше скорости света в данной среде $v$: $n=\frac{c}{v}$. Для воздуха $n\approx 1$.

Показывает отношение скоростей света в первой и второй средах: $n_{21}=\frac{n_2}{n_1}=\frac{v_1}{v_2}$. Определяет отклонение луча.

Слайд 6. Оптическая плотность различных веществ

Чем больше показатель преломления $n$, тем выше оптическая плотность среды и тем сильнее замедляется в ней свет.

Слайд 7. Полное внутреннее отражение

При переходе из оптически более плотной среды в менее плотную ($n_1>n_2$) угол преломления $\beta$ больше угла падения $\alpha$. При достижении критического угла ${\alpha }_0$ свет перестаёт выходить наружу и полностью отражается внутрь. Это явление используется в волоконно-оптических кабелях для передачи данных.

Слайд 8. Практические примеры

Кажущееся изменение глубины: дно водоёма кажется ближе, чем оно есть на самом деле.

Миражи: искривление лучей в слоях воздуха с разной температурой.

Дисперсия: разложение света в спектр при прохождении через призму.

Работа линз: фокусировка света в человеческом глазу или камере.

Слайд 9. Вопросы для обсуждения

Почему аквариумная рыбка кажется больше, когда мы смотрим на неё сбоку через стекло?

В какую сторону отклонится луч, если он переходит из стекла в воду?

Может ли угол преломления быть равен нулю? При каком условии?

Как связаны скорость света и показатель преломления?

Слайд 10. Итоги занятия

Преломление — это результат изменения скорости света на границе сред.

Закон Снеллиуса связывает углы падения и преломления через показатели $n_1$ и $n_2$.

Отношение $\frac{\sin \alpha }{\sin \beta }$ постоянно для пары сред.

Знание законов преломления позволяет создавать очки, телескопы и системы скоростного интернета.