До сих пор мы рассматривали распространение света в каком-то одном среде (обычно - в воздухе). Однако
каждый из нас хорошо знает, что свет может переходить из одной среды к другой: солнечный свет сейчас доходит до нас через оконное стекло, освещает дно неглубоких водоемов ... Оказывается, что такие переходы света вызывают ба-Гато интересных явлений. Прежде всего выясним, что такое «различные среды» для света. Сегодня известно, что главное отличие между двумя оптическими средами - это разные скорости распространения света. Наибольшую скорость свет имеет в вакууме (т.е. в пространстве, где практически нет частиц вещества). Эта скорость равна примерно 300 000 км / с. Разогнаться до такой скорости не может ни физическое тело! А в прозрачной веществе скорость света всегда меньше, чем в вакууме. Для каждого прозрачного вещества существует такая важная физическая характеристика, как показатель преломления (n).
Показатель преломления вещества показывает, во сколько раз скорость света в этом веществе меньше, чем в вакууме.
Из-за ограниченности времени вряд ли целесообразно вводить абсолютный и относительный показатели преломления. Также нецелесообразно брать за основу при определении показателя преломления законы преломления - это достаточно сложно и непонятно для детей, которым на этом же уроке сообщают, что такое синус.
Можно привести несколько значений показателя преломления для разных
веществ (воздух, вода, стекло).
Что же происходит, когда световой луч падает под определенным углом на границу раздела двух прозрачных сред? Такой луч «делится» на два: первый (отраженный) луч возвращается к первой среды, а второй переходит через границу и попадает в другой среде. При этом этот луч меняет направление распространения. Поэтому его называют загнутым, а явление - преломлением.
Преломлением называют изменение направления распространения света, переходит через границу двух сред.
На приборе для демонстрации законов оптики устанавливаем стеклянную пластинку и наблюдаем преломление узкого пучка света. Нужно дать определение угла преломления и показать, что преломление наблюдается, когда этот угол отличается от угла падения.
Законы преломления
1. Луч падающий и луч преломленный лежат в одной плоскости с перпендикуляром к поверхности в точке преломления.
2. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления для двух данных сред является постоянным.
Приведенный рисунок соответствует случаю ? <?, следовательно, n2> n1 (скорость света в второй среде меньше, чем в первом).
Учитель вынужден кратко рассказать детям, что такое синус угла (безусловно, это является недостатком действующей программы).
Может свет перейти через границу двух сред, не меняя направления распространения?
Такой случай возможен, когда угол падения равен нулю. После ознакомления с законами преломления света целесообразно обсудить некоторые явления, связанные с преломлением: мнимое уменьшение глубины водоема, если смотреть сверху; отклонение световых лучей призмой; прохождения света через плоскопараллельную пластинку.
При наличии времени и хорошей подготовки класса можно обсудить еще дополнительные вопросы: объяснить, какой принцип позволяет объяснить «поведение» светового луча (принцип Ферма - свет выбирает путь, который может преодолеть за минимальное время) явление полного отражения света (следует отметить, что формально в программе этого явления нет!) примеры и применение полного отражения света (от игры света в бриллиантах к волоконно-оптической связи), распространение света в неоднородных средах, рефракция (миражи). Многие из этих вопросов могут стать темами докладов учащихся.