Інформація для вчителів
Застосування
Заломлення при переході зі скла в повітря
Заломлення світла можна описати за допомогою променевої оптики. На межах фаз через заломлення виникає злам у ході променів. Зміна показника заломлення приводить до зміни фазової швидкості й тим самим до відхилення світлового променя.
Явище заломлення світла використовують, наприклад, у медичній оптиці. Окуляри й контактні лінзи заломлюють світло, перш ніж воно потрапить в око, завдяки чому можна виправити вади зору.
Інша інформація для вчителя (1/4)
Попередні знання
Принцип
Учні мають перед цим засвоїти основи прямолінійного поширення і відбивання світла. Поняття перпендикуляра має бути відоме.
Світло заломлюється під час переходу з оптично менш густого в оптично густіше середовище (можливий і зворотний перехід). При проходженні крізь межу поділу скло–повітря вузький пучок світла заломлюється від перпендикуляра.
Інша інформація для вчителя (2/4)
Навчальна мета
Окрім поглиблення знань про закон заломлення, учні відпрацьовують експериментальні навички щодо точного й ретельного експериментування та встановлення чи зчитування кутів на оптичному диску. Водночас після виконання досліду з'являється можливість розглянути оборотність ходу світла і тим самим теоретично підкріпити результат досліду.
Завдання
Мета цього досліду - дослідити заломлення світла при переході зі скла в повітря і визначити кути заломлення для кількох наперед заданих кутів падіння.
Інша інформація для вчителя (3/4)
Примітки
У зв'язку з відповідями на питання 4 і 5 в опрацюванні результатів результат досліду переносять і на інші речовини (перехід світла з води в повітря) та показують можливість обговорити важливі випадки застосування заломлення з досвіду учнів (надламана палиця у воді, хибне оцінювання глибини води тощо).
Інша інформація для вчителя (4/4)
Вказівки щодо складання та виконання
Учні дістануть однозначні й порівнянні виміряні значення кутів заломлення, якщо дуже точно виконають юстування модельного тіла й освітлювача і особливо стежитимуть за тим, щоб вузький пучок світла завжди потрапляв в основу перпендикуляра і щоб пересування освітлювача під час окремих кроків досліду не змінювало положення модельного тіла.
Модельне тіло має лежати на оптичному диску шорстким боком.
Правила безпеки
Для цього досліду діють загальні правила безпечного експериментування на уроках природничих наук.
Інформація для учнів
Мотивація
Заломлення світла трапляється нам щодня. Без цього явища ми, наприклад, узагалі не могли б бачити, адже лише заломлення світла в оці людини створює зображення на сітківці.
Часом трапляється, що люди народжуються з вадами зору або гострота зору знижується протягом життя. Зарадити цьому можуть окуляри чи контактні лінзи. Вони заломлюють світло ще до того, як воно потрапить в око, і тим самим можуть виправити вади зору.
Заломлення світла за допомогою окулярів
Завдання
Чому предмети у воді здаються піднятими?
Дослідь поведінку вузьких пучків світла при переході світла зі скла в повітря і виміряй кут заломлення залежно від кута падіння.
Схема досліду
Обладнання
| Позиція | Обладнання | Артикул | Кількість |
|---|---|---|---|
| 1 | Освітлювач галогенний, 12 В / 20 Вт | 09801-00 | 1 |
| 2 | Модельне тіло, півкругле, r = 30 мм | 09810-01 | 1 |
| 3 | Оптичний диск | 09811-00 | 1 |
| 4 | PHYWE Джерело живлення пост. струм: 0...12 В, 2 A / змін. струм: 6 В, 12 В, 5 A | 13506-93 | 1 |
Складання
Увага!
Стеж за тим, щоб вузький пучок світла, який іде від освітлювача, в усіх часткових дослідах завжди йшов точно в напрямку центра оптичного диска (до «основи перпендикуляра») і щоб модельне тіло не змінювало свого положення під час пересування освітлювача.
- Поклади оптичний диск перед собою на стіл і постав модельне тіло шорсткою поверхнею донизу в межах позначок до вертикальної лінії.
Схема установки
Виконання (1/4)
- Встав однощілинну діафрагму в освітлювач з боку лінзи й постав його приблизно за 1 см перед оптичним диском. Півкругла сторона модельного тіла й освітлювач стоять при цьому одне навпроти одного.
- Під'єднай освітлювач до блока живлення (12 В ~).
Виконання (2/4)
Встановлення кута променя світла
- Пересувай освітлювач доти, доки вузький пучок світла не проходитиме точно по оптичній осі (лінія 0°, «перпендикуляр падіння»).
- Якщо модельне тіло й освітлювач мають правильне положення, вузький пучок світла після проходження крізь скло йде далі по оптичній осі.
- Тепер пересувай освітлювач доти, доки світло не падатиме на модельне тіло під кутом 10° (відносно перпендикуляра падіння).
Виконання (3/4)
- Поспостерігай за поведінкою вузького пучка світла після проходження крізь модельне тіло при потраплянні на межу поділу скло–повітря. Запиши свої спостереження.
- Порівняй кут падіння з кутом між пучком світла, що виходить (заломленим), і оптичною віссю (кут заломлення ). Запиши свої висновки.
- Виміряй кут заломлення і запиши свої спостереження.
Обертання освітлювача
Виконання (4/4)
- Скористайся тим самим методом і виміряй кути заломлення для кутів падіння 20°, 30° і 40°. Запиши свої виміряні значення.
- Поспостерігай при куті падіння = 40° за поведінкою вузького пучка світла на межі поділу скло–повітря. Запиши свої спостереження.
Вимкни блок живлення.
Обертання освітлювача
Протокол
Завдання 1
Питання
Опиши на основі своїх спостережень, як поводяться вузькі пучки світла при навскісному падінні на межу поділу скло–повітря.
При проходженні крізь межу поділу скло–повітря вузький пучок світла...
Питання
Завдання 2
Порівняй кути падіння \alpha і відповідні кути заломлення \beta між собою. Заповни пропуски в тексті. При переході світла зі ____ в повітря ____ \alpha ____ за кут заломлення \beta.
Завдання 3
Питання
Порівняй свої спостереження вузького пучка світла при α = 10° і при α = 40°.
Які відмінності ти можеш виявити?
Оціни, правдиве чи хибне наведене твердження.
При куті падіння 40° усередині тіла додатково спостерігається відбитий пучок світла. Крім того, заломлений пучок світла має кольорові краї.
Завдання 4
Питання
Питання
Завдання 5
Спробуй пояснити, чому предмети у воді здаються піднятими. Заповни для цього наведений нижче текст із пропусками. Будь-який пучок світла, що йде від предмета під водою і досягає нашого ока, при ____ потраплянні на ____ вода–повітря ____. Але наш мозок на основі ____ виходить із того, що світло поширюється ____. Тому він переносить ____ пучка світла в положення, ____ порівняно зі справжнім.