Заломлення при переході з повітря у воду

Заломлення при переході з повітря у воду

Заломлення світла можна описати засобами променевої оптики. На межах фаз через заломлення виникає злам у ході променів. Зміна показника заломлення веде до зміни фазової швидкості і, отже, до відхилення світлового променя.

У людському оці, наприклад, світло заломлюється на рогівці, кришталику та склистому тілі так, що на сітківці утворюється дійсне зображення.

Попередні знання

Принцип

Учні мають попередньо засвоїти основи прямолінійного поширення світла.

Світло заломлюється при переході з оптично менш густого в оптично густіше середовище (можливий і зворотний перехід). Коли світло потрапляє на межу поділу повітря- вода, насправді частина світла відбивається і видно темне дзеркальне зображення. Проте більша частина світла заломлюється.

Навчальна мета

Поряд із поглибленням експериментальних умінь учнів щодо точного й ретельного експериментування та встановлення чи зчитування кутів на оптичному диску учні, формулюючи закономірності, чинні для цього випадку, знайомляться ще з одним застосуванням закону заломлення. Дослідження окремого випадку при куті падіння α = 0° сприяє усвідомленню того, що фізичні закони справджуються лише за певних умов.

Завдання

У цьому досліді учні мають дослідити поведінку вузьких пучків світла при переході з повітря у воду, а крім того, виміряти кути заломлення при заданих кутах падіння .

Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.

Чому дзеркальні зображення на великих водних поверхнях темніші за оригінал?

1. Досліди поведінку вузьких пучків світла при переході світла з повітря у воду.

2. Виміряй кут заломлення залежно від кута падіння при переході світла з повітря у воду.

Схема установки

Увага!

Стеж за тим, щоб вузький пучок світла, який іде від освітлювача, в усіх часткових дослідах завжди йшов точно в напрямку центра оптичного диска і щоб кювета не змінювала свого положення під час пересування освітлювача.

• Поклади оптичний диск перед собою на стіл і постав кювету точно в межах позначок на перехрестя ліній.
• Перегородка всередині кювети має при цьому стояти на вертикальній лінії.

Наповнення кювети

• Встав однощілинну діафрагму в освітлювач з боку лінзи й постав його приблизно за 1 см перед оптичним диском.
• Обережно налий у ту половину кювети, що відвернена від освітлювача, близько 20 мл води.

1. Поведінка вузьких пучків світла на межі поділу повітря - вода

• Приєднай освітлювач до блока живлення (12 В ~) і увімкни його.

• Пересувай освітлювач доти, доки вузький пучок світла не піде точно по оптичній осі (лінія 0°).
• Коли кювета й освітлювач мають правильне положення, вузький пучок світла після проходження крізь воду йде далі по оптичній осі.

• Тепер пересувай освітлювач доти, доки світло не падатиме на кювету під кутом падіння 40°.
• Опиши поведінку вузького пучка світла при потраплянні на межу поділу повітря - вода.
• Порівняй кут падіння з кутом між оптичною віссю і заломленим пучком світла (кут заломлення ).

2. Визначення кута заломлення залежно від кута падіння

• Тепер наведи освітлювач так, щоб падаючий пучок світла утворював рівно кут 10° з перпендикуляром падіння (лінія 0°).
• Зчитай відповідний кут заломлення і занеси його в таблицю в протоколі. Це кут між заломленим пучком світла і вертикальною віссю (оптичною віссю).

Встановлення кута падіння

• Повтори цю дію для кутів падіння 0°, 20°, 30°, 45°, 60° і 75° та запиши відповідні кути заломлення .
• Вимкни блок живлення.