Какой угол образуют световые лучи пришедшие

Информация

Какую линию называют магнитной линией магнитного поля

• автор: admin
• 27.07.2023

Что называют магнитной линией магнитного поля ответ кратко Линии магнитной индукции — так наиболее точно можно назвать магнитные линии, служащие наглядной иллюстрацией магнитных полей. Векторы… Подробнее » Какую линию называют магнитной линией магнитного поля

Какой трансформатор устанавливают около потребителей электрической энергии

• автор: admin
• 27.07.2023

1.1 Место и применение трансформаторов в энергетике каждой электростанции устанавливают трансформаторы, повышающие напряжение. Распределение электрической энергии между промышленными предприятиями, городами и сельскими районами, а также… Подробнее » Какой трансформатор устанавливают около потребителей электрической энергии

Какой ток потребляет светодиод

• автор: admin
• 27.07.2023

Основные характеристики светодиодов сила света (эффективность)угол излучения,мощностьрабочий токцвет (температура свечения)деградация светодиодаИндикаторные светодиоды (ILT) (3; 4,8; 5, 8, 10 мм светодиоды с линзой)СМД (SLT) светодиоды (3528,… Подробнее » Какой ток потребляет светодиод

Какой угол образуют световые лучи пришедшие

• автор: admin
• 27.07.2023

Лучи света от солнца образуют с горизонтом угол 40 градусов под каким углом В нашей жизни солнечный свет играет важную роль. Он помогает нам видеть,… Подробнее » Какой угол образуют световые лучи пришедшие

Световые явления. Часть 1

Беседуют два мальчика. Каждый хочет удивить другого чем-то простым и в то же время необычным. Один говорит: «Сейчас сломаю карандаш и снова сделаю целым». «Ничего у тебя не получится!» — говорит его друг. А первый мальчик берет стакан воды, опускает туда карандаш и, чудеса! Карандаш сломался! Мальчик достает карандаш из воды, а он целый. Почему так происходит? Ответ в следующем уроке.

План урока:

Что такое свет? Источники света

Много тысячелетий прошло прежде, чем была выяснена природа этого замечательного явления – свет. Десятки гипотез, предположений, догадок выдвигались учеными. Но вот в конце девятнадцатого века Д. Максвелл и Г. Герц установили, что природа света электромагнитная.

Значение света в жизни человека и в природе громадно. Зарождение и развитие всего живого происходит под влиянием тепла и, конечно, света.

Свет для человека – важнейшее средство познания окружающего мира.

Основной источник света для всей Земли – это Солнце. Световые потоки устремляются к планетам от Солнца благодаря ядерным реакциям, происходящим на нем.

При изучении тепловых явлений одним из видов теплообмена названо излучением, с помощью которого Земля получает от Солнца тепло. Тепло невидимо. Та часть излучения, которая видима глазом человека, называется видимым излучением.

Именно это излучение рассматривается как световое явление.

Раздел физики, посвященный световым явлениям называют оптикой (греч. «оптикос» — «глаз», «зрительный», «видимый»).

Не умея объяснить природу света, многие древние ученые придерживались мнения о том, что световые лучи исходят из глаз человека и «ощупывают» все вокруг. Некоторые считали, что есть другое объяснение свету, но не могли его сделать, не зная теории электромагнетизма. Как же далеки были эти люди от современных знаний в оптической области физики.

Сейчас известна природа света, свойства его, строение глаза, создано большое число оптических устройств и простых приборов. Световые явления широко используются в жизни человека.

Создается световое излучение источниками света, которые бывают естественными и искусственными. Сама природа создала естественные источники света. Искусственные источники придумал и изготовил человек.

Естественные (природные) источники света:

• Солнце и другие звезды;
• молния;
• полярные сияния;
• светящиеся вещества (фосфор, радий, актиний и другие);
• насекомые (например, светлячки, грибные комары);
• морские животные (медузы, электрические скаты, угри и другие);
• старые гниющие пни;
• светящиеся грибы.

Среди таких источников есть яркие, дающие много света, а есть едва видимые в темноте.

Например, науке известно уже около семидесяти видов светящихся грибов. Из них некоторые можно увидеть ночью на расстоянии десяти метров.

Светящиеся грибы.

Светиться могут подгнившие грузди и старые сыроежки.

Подкрашенный фосфором циферблат часов.

Светящиеся медузы.

Искусственные источники света:

• всевозможные фонари и лампы;
• прожекторы и маяки;
• экраны телевизоров, проекторов;
• гаджеты;
• светящиеся рекламы;
• свечи.

Ночной город.

Не может деятельность человека протекать без освещения. Трудно представить современный город в ночное время без освещенного дома, улицы, квартиры.

Созданные человеком источники света.

Искусственное освещение создано человеком лишь благодаря научному подходу к изучению таких интересных явлений природы – световых.

Распространение света

Чтобы лучше понять, как свет распространяется, введено понятие светового луча. А там, где лучи, там геометрия. Поэтому появился новый подход к световым явлениям, который называется геометрическая оптика.

Для практического изучения света учеными рассматриваются узкие пучки световых лучей. Для их получения используют непрозрачные экраны с отверстиями.

Каковы же главные законы, по которым свет распространяется?

Один из них подтверждается достаточно легко. Человек, который не хочет, чтобы яркий свет бил ему в глаза, приставляет ко лбу ладонь. Он видит окружающие предметы, а свет прямо в глаза ему не попадает.

Это говорит о том, что свет не может обогнуть ладонь и попасть в глаза наблюдателю. Этот пример показывает, что свет идет по прямой.

Значит, существует закон прямолинейного распространения света. Он звучит так:

Как на рисунке, луч света не пойдет. Он не может огибать препятствия.

Первая научная формулировка этого важного закона была дана в третьем веке до нашей эры Евклидом.

В соответствии с этим законом свет в одной и той же среде не может идти по ломаной траектории и огибать препятствия. Отсюда вытекает понятие тени. Тень сопровождает человека всюду.

На экране тень и полутень. Источник

Если поместить между источником света предмет, например, шар, он перекроет путь световых лучей. За шаром на экране в центре тень более темная, чем по краям. Почему так?

Объяснить это можно, проведя два эксперимента.

Первый. Источник по своим размерам очень мал по сравнению с шаром и расстоянием до экрана. Такой источник света называют точечным. Пусть это будет светящаяся точка А. Та часть прямых лучей, которая упирается на шар не дойдет до экрана, и в соответствующей области его образуется темное пятно – тень. Лучи, идущие выше и ниже шара достигают цели и на экране в этой области светло.

Второй эксперимент. Берется источник света большой или сравнимый с предметом, помещенным между источником и экраном. Такой источник содержит огромное число светящихся точек, испускающих лучи. Из каждой точки, которые находятся между А и В выходит такой же пучок света, как и в первом эксперименте.

Потоки лучей из разных точек источника устремляются к экрану, но доходят до него не все. Мешает шар, дающий для каждого потока свою тень. Все тени пересекаются в центре экрана и образуют общее темное пятно – общую тень. Вокруг нее образуется область размытая, куда от одних точек свет попадает, а от других нет – это полутень.

Природа предоставила человеку яркий пример распространения света, который очень напоминает второй эксперимент. Это солнечные и лунные затмения.

Солнечное затмение.

Они происходят, когда Солнце, Луна и Земля, двигаясь по законам Солнечной системы, выстраиваются в одну линию, как показано на схемах.

Схема солнечного затмения. Источник

Схема лунного затмения. Источник

Затмения для науки представляют большой интерес, особенно солнечные. Они позволяют наблюдать, хоть и кратковременно, состояние солнечной атмосферы, процессы внутри ее и состав.

Отражение света и его законы

Наверное, нет человека, который бы не наблюдал одно из явлений. Снежинки попадают в свет фар автомобиля или солнечные лучи попадают в запыленную комнату, или солнце освещает влажный воздух леса.

Сами снежинки не являются источниками света, но человек их видит. Но видит только те, которые падают на землю в свете фар. Падающий снег за пределами автомобиля человеческий глаз не фиксирует.

В пыльной комнате наблюдается плавное движение мелких пылинок в том месте, где через окно проникает солнечный свет. Но ведь это не значит, что пыль в комнате находится только там, где лучи света. Пылинки летают по всей комнате, но не видны глазом.

В утреннем влажном лесу там, куда прокрадываются яркие лучи, становятся видны мельчайшие капельки воды и лесные пылинки. Они тоже есть по всему лесу, но видны только, где свет.

Эти явления объясняются тем, что человеческий глаз воспринимает свет, идущий от источника или отраженный от освещенного тела.

Если взять в темноте лист бумаги, то сказать, какого цвета этот лист, невозможно. Лист – не источник света и не освещен, поэтому он невидим. Другое дело, если лист попал в руки в светлом помещении. Человек его видит, так как бумага отражает световые лучи, отраженные лучи уже попадают в глаз.

Так снежинки в свете фар, капельки воды и пылинки на свету отражают лучи света, которые и воспринимает человек.

Приведенные примеры показывают, что свет обладает свойством отражения. Как и прямолинейность распространения света, древнегреческим ученым Евклидом был открыт первый закон отражения света. «Световые лучи обратимы» — утверждали древние ученые. Современная трактовка закона следующая:

Для экспериментального подтверждения этого закона используется устройство, называемое оптическим диском.

Оптический диск.

На светлый круг этого прибора нанесена шкала с градусами. Яркая лампочка осветителя находится в светонепроницаемом футляре с очень узким отверстием. В центре диска прикрепляется отражающая поверхность, например, зеркальная пластинка. Осветитель имеет возможность перемещаться вокруг диска.

Из осветителя луч света от лампочки падает на пластинку и отражается от нее. Если переместить осветитель, направление падения луча света изменится. Соответственно изменится и направление отражения света. Но все это происходит в одной плоскости диска, что подтверждает первый закон отражения света.

При сравнении углов, которые образуются световыми лучами в этих опытах, подтверждается второй закон отражения света. Но прежде, чтобы его понять, следует изучить геометрическую схему отражения света.

На схеме представлен геометрический подход к изучению световых явлений. Пучки света заменены геометрическими лучами и добавлены некоторые геометрические элементы, нужные для исследования.

• α – угол падения;
• β – угол отражения.
• прямая MN – плоскость отражения;
• СО – перпендикуляр к поверхности отражения;
• АО – падающий луч;
• ОВ – отраженный луч;

Нужно четко запомнить: углы падения и отражения берутся не к поверхности отражения, а к проведенному в точку падения перпендикуляру.

Если передвигать осветитель вокруг диска, угол падения будет меняться. Угол отражения тоже изменится и будет таким же, как угол падения. Это свойство отражения является вторым законом отражения света:

Если падающий луч пойдет от точки В по направлению ВО, то он отразится от поверхности MN как раз по линии ОА. Это свойство называют обратимостью световых лучей, о чем говорили еще в древности, но дать научного объяснения не могли.

Почему сломался карандаш?

Наблюдательный рыболов видит, что весла от его лодки при погружении в воду как будто ломаются. Когда весла над поверхностью воды, они снова прямые. Почему? Это объясняют оптические законы.

Взмахнуть рукой в воздухе гораздо легче, чем провести рукой внутри воды. Вот и свет проходит в разных средах (например, в вакууме, стекле, воздухе, алмазе, воде) тоже по-разному. На границе двух различных сред меняется направление хода лучей света.

Углы падения и преломления, которые определяются, как и при отражении, с помощью перпендикуляра к границе раздела, в данном случае не равны.

Вот почему карандаш выглядит в стакане сломанным. Здесь не нужно путать световые лучи и сам карандаш. Лучи идут человеку в глаз, как показано на чертеже. То, что карандаш воспринимается глазом в сломанном виде – это оптическая иллюзия, созданная ходом всех лучей, отражающихся от карандаша.

Как проходит свет в разных средах?

Различные среды преломляют лучи по-разному. Так, на границе между воздухом и водой угол преломления примерно 30 о , а на границе воздух – алмаз, угол преломления около 21 о . Причем, это с одним углом падения в 60 о .

Не всегда угол преломления меньше угла падения, как в приведенных примерах. Если вспомнить, что свет – это электромагнитная волна, то значит, он обладает скоростью (300 000 км/с в вакууме). В веществах скорость света другая, всегда меньше.

На своем пути лучи света проходят по различным прозрачным веществам, которые образуют оптическую среду. Если скорость света в одной среде больше, чем в другой, то первая среда называется оптически менее плотной, а вторая – оптически более плотной средой. Например, попадая в воду из воздуха, лучи света переходят из оптически менее плотной среды (воздух) в оптически более плотную (воду).

Преломление лучей на границе раздела связано с оптической плотностью каждой из сред следующим правилом:

Отсюда видно, что угол преломления может быть больше или меньше угла падения. Все объясняется оптическими свойствами среды, куда переходит световой луч.

Какой угол образуют световые лучи пришедшие

Disclaimer
Посещая этот сайт и используя размещенную на нем информацию, вы, тем самым, принимаете данные условия использования и отказываетесь от любых претензий, которые могут возникнуть в результате использования этого сайта или любых материалов, информации, высказываний или рекомендаций, размещенных на сайте. Работа настоящего сайта регулируется законодательством РФ. Сайт не содержит материалы для образовательных программам, ГДЗ и ключи к ним

Какой угол образуют световые лучи пришедшие

Лучи света от солнца образуют с горизонтом угол 40 градусов под каким углом

В нашей жизни солнечный свет играет важную роль. Он помогает нам видеть, создает тепло и дает нам энергию. Но насколько мы привыкли к солнцу, мы можем не знать многого об его свойствах и связанных с ним явлениях. Одним из таких явлений является угол между лучами света от солнца и горизонтом.

Что такое угол между лучами света и горизонтом?

Угол между лучами света от солнца и горизонтом — это угол, образованный линией, соединяющей солнце и землю, и горизонтальной линией пространства. Этот угол определяет угол наклона лучей света, падающих на землю. Угол наклона лучей света от солнца важен для многих физических и географических явлений.

Как измеряется угол между лучами света и горизонтом?

Угол между лучами света и горизонтом измеряется в градусах. Он может быть измерен с помощью угломера или можно использовать специально разработанные программы и приложения для смартфонов и других устройств.

С каким углом выходят лучи света от солнца?

Лучи света от солнца выходят под разными углами в зависимости от времени года и времени дня. В зимнее время лучи света от солнца выходят под более острым углом, чем летом. Это связано с тем, что зимой ось земли наклоняется к солнцу более круто, чем летом.

Под каким углом лучи света от солнца образуют угол 40 градусов с горизонтом?

Угол между лучами света от солнца и горизонтом, равный 40 градусов, образуется с точностью до +/- 0.2 градусов, когда Солнце находится в зените. Это происходит, когда Солнце находится точно над головой наблюдателя.

Заключение:

Угол между лучами света от солнца и горизонтом — это важный параметр, который оказывает влияние на многие явления в нашей жизни. Это напрямую связано с изменением времени года и времени дня. Изучение угла между лучами света и горизонтом помогает предсказывать погоду, разрабатывать ориентиро-вочные системы и многое другое.

Лучи света от солнца образуют с горизонтом угол 40 градусов под каким углом

Солнце — это одна из самых важных частей нашей жизни. Оно дает нам тепло, свет и жизнь на этой планете. Лучи света, выпускаемые этим звездным объектом, являются важным аспектом в изучении нашей вселенной. В этой статье мы рассмотрим угол, под которым лучи света от солнца образуются при взаимодействии с горизонтом.

Что такое угол?

Угол — это пространственная фигура, ограниченная двумя лучами, исходящими из одной точки. Угол можно измерить в градусах и обычно используется для определения расстояний и размеров. Угол имеет значение в геометрии, физике и других науках.

Угол лучей света от солнца с горизонтом

Лучи света от солнца формируют угол с горизонтом в зависимости от времени года, широты и долготы. Средний угол между лучами света и горизонтом равен 40 градусам в течение дня.

Этот угол меняется в зависимости от времени года. Например, летом угол будет больше, чем зимой. Также этот угол меняется в зависимости от широты и долготы. Чем ближе к экватору, тем больше угол между лучами и горизонтом.

Угол образования лучей света от солнца с горизонтом имеет большое значение в метеорологии. Он определяет, какое количество солнечной энергии дойдет до поверхности Земли и какая будет температура воздуха. Угол также имеет значение в солнечной энергетике, когда солнечные батареи используются для производства электроэнергии.

Концовка

Угол между лучами света от солнца и горизонтом имеет большое значение для нашей жизни. Он влияет на количество солнечной энергии, которая дойдет до нашей планеты, и на температуру воздуха. Прогноз погоды и солнечная энергетика — все это зависит от угла. Лучи света от солнца играют важную роль в нашей жизни и их изучение дает нам больше понимания о нашей вселенной.

«Солнце говорит мне, что я должен сделать. Никогда не слышал, чтобы оно говорило кому-то другому.» — Ральф Уолдо Эмерсон

• Под углом 40 градусов лучи света от солнца образуются с горизонтом.
• Угол образования лучей света от солнца зависит от времени года, широты и долготы.
• Угол играет важную роль в метеорологии и солнечной энергетике.

Лучи света от солнца образуют с горизонтом угол 40 градусов под каким углом?

Солнце является источником жизни на Земле. Оно обеспечивает свет, тепло и энергию для живых организмов на планете. Угол между лучами света от солнца и горизонтом зависит от многих факторов, таких как время суток, широта, сезон и метеорологические условия.

Влияние широты на угол между лучами света от солнца и горизонтом

Широта является одним из главных факторов, влияющих на угол между лучами света от солнца и горизонтом. Чем ближе к экватору, тем более вертикальным становится свет от солнца, так как лучи света приближаются к вертикальной плоскости.

В умеренных широтах лучи света приходят под углом более пологим, и приходят в рассеянном виде, что дает приятное ощущение света и тени на земле. В северных и южных широтах, количество солнечного света существенно меньше, чем в умеренных широтах, что делает его исполнения странным и приблизительно параллельным горизонту.

Влияние времени суток на угол между лучами света от солнца и горизонтом

Угол между лучами света от солнца и горизонтом также зависит от времени суток. Во время рассвета и заката свет от солнца падает под более пологим углом, чем в середине дня. Это происходит из-за того, что земля вращается вокруг своей оси. Во время вращения, мы находимся в разных положениях относительно солнца, что влияет на угол падения света.

Высота солнца над горизонтом также влияет на угол падения света. В середине дня солнце находится выше, чем в рассвете и закате, что делает его падение более вертикальным.

Влияние сезона на угол между лучами света от солнца и горизонтом

Сезоны также влияют на угол между лучами света от солнца и горизонтом. Во время зимы, когда солнце находится на крайнем южном положении, лучи света от него падают под более пологим углом, чем в летний период, когда солнце находится на крайнем северном положении. Это происходит из-за наклона Земли, что делает угол между лучами света и горизонтом шире в зимнее время.

Влияние метеорологических условий на угол между лучами света от солнца и горизонтом

Метеорологические условия также могут влиять на угол между лучами света от солнца и горизонтом. Например, облачность может блокировать лучи света от солнца, что делает его падение более пологим. Также влажность воздуха и качество воздуха могут влиять на угол падения света.

В целом, угол между лучами света от солнца и горизонтом зависит от множества факторов, и нельзя точно предсказать, под каким углом он будет падать в любое время и в любом месте на планете.

Общий итог

Солнечный свет является важнейшим элементом нашей жизни на планете. Угол между лучами света от солнца и горизонтом зависит от множества факторов, включая широту, время суток, сезон и метеорологические условия. Эти факторы определяют, каким образом свет от солнца падает на землю и как он влияет на жизнь живых организмов.

Какой угол образуют световые лучи пришедшие

Солнечный свет представляет собой электромагнитное излучение, поэтому для него характерны такие феномены, как отражение и преломление. Рассмотрим закон отражения света при его переходе из одной среды в другую, при этом будем использовать представление видимых электромагнитных волн в виде лучей.

Отражение и преломление света

Как известно, свет распространяется прямолинейно во всякой однородной прозрачной среде. Как только луч света достигает поверхности раздела двух прозрачных сред, то с ним происходят два явления:

1. Одна часть светового пучка отражается обратно в первую прозрачную среду под определенным углом, то есть отражается.
2. Вторая часть светового пучка проникает во вторую среду и продолжает распространяться уже в ней, но при этом изменяет на некоторый угол направление своего распространения, то есть преломляется.

Оба явления описываются с помощью законов отражения и преломления света соответственно.

Эти физические явления демонстрирует рисунок ниже, на котором видно, что падающий луч света при переходе через границу двух прозрачных сред разделяется на два пучка, один из них (меньший) отражается, а второй пучок (больший) продолжает распространяться дальше, переходя в другую среду.

Законы отражения света

Под отражением света в физике понимают такое изменение направления распространения волны, после того как она падает на границу между двумя средами, при котором волна снова возвращается в среду, откуда она пришла.

После того как сформулирован закон отражения света, отметим, что благодаря существованию этого явления можно видеть изображения разных предметов в зеркале, на поверхности воды или на какой-либо другой блестящей поверхности. Физически отражение света происходит, когда свет падает на какую-либо поверхность, сталкивается с ней и снова возвращается в первоначальную среду своего распространения, образуя угол, в точности равный углу падающего на эту поверхность луча. Эта поверхность называется отражающей. В отличие от явления преломления, феномен отражения – это изменение направления распространения волны в той же самой среде.

В физике законы отражения света формулируются следующим образом:

1. Падающий на поверхность раздела сред луч, отраженный луч и нормаль к этой поверхности лежат в одной плоскости.
2. Угол падения равен углу отражения. Формула закона отражения света имеет вид: θ_пад. = θ_отр..

Зеркальное и диффузионное отражение

Отражающая поверхность может быть гладкой, но также может иметь и неровности. В связи с этим различают два типа отражения света:

1. Зеркальное. Если неровности на отражающей поверхности малы по сравнению с длиной падающей волны, тогда пучок света отражается в определенном направлении. Здесь можно привести пример поверхности плоского зеркала, закона отражения света для которой можно применять.
2. Диффузионное. Если неровности поверхности сравнимы с длиной световой волны, тогда каждая часть падающего пучка отражается от различных неровностей, при этом закон отражения света остается справедливым для каждого факта отражения, но поскольку отраженные пучки света начинают распространяться в различных направлениях, получается, что начальный пучок распадается на множество мелких пучков. В таких случаях говорят, что свет рассеивается. Примером диффузионного отражения является отражение света от деревянной поверхности.

Таким образом, если после зеркального отражения свет распространяется в конкретном направлении, то после диффузионного отражения свет «распыляется».

Квантовомеханическое обоснование процесса отражения

Свет – это пучок фотонов различной частоты. Любое взаимодействие фотонов с материей описывается через процессы поглощения и испускания. Когда фотон достигает молекулы вещества, то он сразу же ею поглощается, переводя ее электронную оболочку в возбужденное состояние, то есть в состояние с повышенной энергией. Практически мгновенно после поглощения фотона электронная система переходит в свое основное состояние, и этот процесс сопровождается испусканием фотона в произвольном направлении. Закон отражения света с квантовомеханической точки зрения объясняется как наиболее вероятное направление испускания фотонов, которое наблюдается в виде отражения.

Явление обратного отражения

Феномен обратного отражения, или ретроотражения, заключается в способности некоторых поверхностей или объектов отражать падающий на них пучок света обратно к источнику, от которого он пришел, независимо от того, под каким углом на них падает этот свет.

Такое поведение можно наблюдать в случае плоского зеркала, но только тогда, когда световой пучок падает на него перпендикулярно, то есть угол падения равен 90°.

Простой ретрорефлектор можно изготовить, если соединить два зеркала перпендикулярно друг к другу. Изображение, которое дает такой прибор, всегда того же размера, что и оригинальное, но будет перевернутым. При этом не важно, под какими углами на этот ретрорефлектор падают световые лучи, он всегда их отражает на 180°. Ниже на рисунке приведен этот ретрорефлектор, и продемонстрированы его физические свойства.

Ограниченное ретроотражение и его использование

Явление обратного отражения в настоящее время широко используется при производстве автомобилей, в частности при изготовлении поверхности металлических пластин, на которых пишутся номера.

Если на поверхность нанести много маленьких отражающих сфер, то можно добиться того, чтобы она отражала свет не точно обратно, а под некоторым небольшим углом. В таком случае говорят об ограниченной способности ретроотражателя. Такого же эффекта можно добиться, если нанести на поверхности вместо отражающих сфер маленькие пирамидки.

При изготовлении номеров для автомобилей не нужно, чтобы они отражали свет идеально обратно, а необходимо, чтобы отраженный пучок света был почти параллельным к падающему пучку. Благодаря этому свет, падающий на номера автомобиля из фар находящегося сзади него другого автомобиля, отражается от этих номеров, попадает в глаза водителю, и он видит номер движущейся впереди машины.

Ретроотражение и оптические аберрации

Под оптической аберрацией понимают явление в физике, при котором полученное в какой-либо оптической системе изображение оказывается нечетким. Происходит это потому, что выходящий из определенной точки объекта луч света не возвращается точно в одну точку. Причинами аберрации могут быть геометрические несовершенства оптических систем, а также различная отражающая способность для разных длин волн видимого света.

Ретроотражение используется для нивелирования оптических аберраций. Делается это простым образом, полученное в оптической системе изображение объекта через ретроотражатель заново направляется в эту систему. Функция ретроотражателя заключается не только в том, что он обратно возвращает все падающие на него лучи, но и меняет волновой фронт электромагнитной волны на противоположный.

Преломление и закон полного отражения света

Под преломлением света понимают изменение направления его распространения при переходе через границу сред, имеющих различные оптические свойства. В частности скорость распространения света в различных прозрачных средах отличается, и она всегда меньше скорости света в вакууме.

Для описания явления преломления света вводят показатель преломления среды n, который равен отношению скоростей света в вакууме и среде, то есть n = c/v. Закон преломления света математически выражается следующим образом: sin(θ_пад.)/sin(θ_прел.) = n₂/n₁ = v₁/v₂, здесь θ_пад. – угол между падающим лучом и нормалью к поверхности, θ_прел. – угол между преломленным лучом и нормалью к поверхности, n₁, v₁ и n₂, v₂ – показатель преломления и скорость распространения света для первой среды и для второй среды соответственно.

Как было выше сказано, когда свет проходит через границу двух прозрачных сред, существует отраженный и преломленный лучи. Если θ_прел.= 90°, то преломленный луч будет идти параллельно поверхности, иными словами, он не будет наблюдаться. Такая ситуация возможна при условии, что угол θ_пад. больше некоторого критического угла θ_кр., а n₁ > n₂. Критический угол определяется так: θ_кр. = arcsin(n₂/n₁). Всякий луч света, который падает на эту поверхность под углом большим, чем θ_кр., испытывает полное отражение.

Применение явления полного отражения

Феномен полного отражения используется человеком в различных областях жизнедеятельности. Наиболее популярным его использованием является оптическое световолокно, применяемое в телекоммуникациях и медицине.

Если говорить простыми словами, то оптическое волокно представляет собой гибкий кабель, сделанный из прозрачного материала, показатель преломления которого больше, чем показатель преломления среды, окружающей этот кабель. В результате пущенный под определенным углом пучок света внутрь такого волокна достигает противоположного его конца практически без потери своей интенсивности, поскольку на своем пути он испытывает только полные отражения.

21-22.04.2022 7-8 класс Пригласительный школьный этап по астрономии 2022-2023

Задания и ответы пригласительного этапа 2022 года ВОШ (Сириус) по Астрономии для 7-8 класса всероссийская олимпиада школьников, дата проведения онлайн олимпиады: 21-22.04.2022 (21-22 апреля 2022 г.).

В какой день года Солнце находится на одинаковом угловом расстоянии от северного и южного полюсов мира?

В день летнего солнцестояния
В день зимнего солнцестояния
В день весеннего равноденствия
В день осеннего равноденствия
В день прохождения Землёй точки её орбиты, наиболее близкой к Солнцу
В день прохождения Землёй точки её орбиты, наиболее далёкой от Солнца

Что вы можете сказать о продолжительности этого дня в г. Москве (55∘45′ с.ш., 37∘37′в.д.)?

Она достигает максимального значения среди прочих дней года
Она достигает минимального значения среди прочих дней года
Она составляет приблизительно 12 часов
Её невозможно точно определить из‑за облачной погоды

Задание 2
В какой(‑их) фазе(‑ах) Луна находится приблизительно на таком же расстоянии от Солнца, что и Земля?

Новолуние
Полнолуние
Первая четверть
Последняя четверть
Молодой месяц
Старый месяц

Какой угол образуют световые лучи, пришедшие к Земле от Солнца и Луны при таком положении последней?

0∘ или близкий к тому
45∘ или близкий к тому
90∘ или близкий к тому
135∘ или близкий к тому
180∘ или близкий к тому
Задания 3
На поверхности какого из перечисленных спутников планет Солнечной системы обнаружена регулярная вулканическая активность?

Установите соответствие между названиями классических планет и их спутников.

С территории г. Самары (′53∘12′ с.ш., ′50∘06′ в.д.) в неподвижную безлинзовую цилиндрическую трубу, которая помогает уменьшить воздействие городской засветки, наблюдается суточное движение звезды, расположенной вблизи одного из полюсов небосвода (см. рис.). Труба расположена таким образом, что данный полюс (точка A) находится точно на границе поля зрения трубы, а суточная параллель ˘BOC˘ звезды проходит точно через его центр.

Примечание: Поле зрения трубы —— участок небосвода, доступный наблюдениям в эту трубу.

Какой именно полюс находится в точке A?

Северный географический полюс
Южный географический полюс
Северный полюс мира
Южный полюс мира
Северный полюс эклиптики
Южный полюс эклиптики

В каком именно направлении движется звезда вдоль суточной параллели BOC˘BOC˘?

По часовой стрелке (B→O→C)
Против часовой стрелки (C→O→B)
Невозможно определить точно
Совершает колебательное движение: сначала движется в одном направлении, затем —— в обратном

Чему равно склонение звезды, если угловой радиус поля зрения трубы составляет R=0.5∘? Ответ выразите в градусах, округлите до десятых.

Чему равно время пребывания звезды в поле зрения трубы? Ответ выразите в часах, округлите до десятых.

Задание 5
На рисунке представлены звёздные треки, полученные где‑то в Северном географическом полушарии с помощью неподвижной цифровой фотокамеры при длительной выдержке.

Выберите большой круг небесной сферы, плоскости которого параллельны дуги этих звёздных треков:
Небесный меридиан
Эклиптика
Вертикал светила
Первый вертикал
Небесный экватор
Математический горизонт

Какая сторона горизонта преимущественно представлена на фотографии?

Этот большой круг пересекает математический горизонт в некой точке, находящейся в поле кадра, но не отмеченной на фотографии. Определите её часовой угол. Ответ выразите положительным числом в градусах, округлите до целых.

Используя только приведённую фотографию, оцените широту места съёмки данных треков. Ответ выразите в градусах, округлите до целых.

Задание 6
В точках какого круга земного шара в день зимнего солнцестояния можно наблюдать явление полярного дня?

Северный полярный круг
Тропик Рака
Земной экватор
Тропик Козерога
Южный полярный круг
Нулевой меридиан

Чему равна широта точек данного круга? Ответ выразите в градусах, округлите до целых.

Примечание: если точка находится в северном полушарии Земли, её широта считается положительной величиной, если в южном —— отрицательной (со знаком «минус»).

В какой месяц года можно наблюдать явление полярного дня на данном круге? Рефракцией света пренебречь.

Задание 7
Чему равна разность в количестве звёздных и среднесолнечных суток, которая набегает за 3 звёздных года Земли? Ответ округлите до целых.
Продолжительность звёздного года равна 365.2564 сут.
Какое целое количество оборотов вокруг своей оси совершит Земля за

Задание 8
Нептун движется вокруг Солнца по круговой орбите, радиус которой равен30.104 а.е.

Чему равен путь, пройденный Нептуном за время, в течение которого эта планета совершила один полный оборот вокруг центрального светила? Ответ выразите в миллиардах километров, округлите до десятых.
1 а.е. принять равной 149.6 млн км.

Отражение света. Законы отражения света

На этом уроке вам необходимо ознакомиться с представленным материалом по теме и пройти проверочный тест в конце.

На прошлом уроке мы с вами говорили о свете и источниках света. Напомним, что свет — это видимое излучение. А все тела, излучающие свет, называются источниками света. Также мы с вами выяснили, что в однородной среде свет распространяется прямолинейно. Но как поведёт себя свет на границе раздела двух сред?

На этот вопрос мы с вами и попытаемся сегодня ответить. Итак, пусть световой пучок распространяется в воздухе и падает на поверхность воды. Многочисленные опыты показывают, что на границе раздела этих сред свет изменит своё направление. При этом часть светового пучка пройдёт в воду, другая часть пучка отразится от границы раздела воздуха и воды и будет распространяться в воздухе.

Отражение света подобно отражению мяча от стенки. Если бросить мяч перпендикулярно стенке, то он отразится и полетит обратно по той же прямой. А если мяч бросить под некоторым углом к стенке, то он отскочит тоже под некоторым углом.

А каким бывает отражение света и какими законами оно описывается?

Ответим на эти вопросы с помощью опыта. В центре оптического диска, представляющем круг с делениями, укрепим зеркало. Направим из осветителя на зеркало пучок света (луч АО).

От зеркала световой луч АО практически полностью отразится.

Угол между падающим лучом и перпендикуляром, проведённым в точку падения, называется углом падения.

Угол, образованный отражённым лучом и тем же перпендикуляром, называется углом отражения.

Из опыта видно, что углы отражения и падения равны.

Увеличим угол падения, повернув осветитель влево — угол отражения тоже увеличится. Но по-прежнему углы падения и отражения равны.

То, что мы на оптическом диске видим не только падающий луч, но и отражённый, говорит о том, что они оба лежат в одной плоскости — плоскости диска.

Теперь, на основании результатов опыта, можно сформулировать закон отражения света: падающий луч, отражённый луч и перпендикуляр, восставленный в точке падения луча к границе раздела двух сред, лежат в одной плоскости. Угол отражения света равен углу падения.

Примечательно, что закон отражения света был открыт ещё Евклидом в III в. до н. э.

А теперь по направлению отражённого луча пустим луч света от осветителя — он отразится от зеркала и пойдёт по направлению, по которому в предыдущем опыте шёл падающий луч.

Т. е. лучи как бы поменялись местами. Это свойство отражённого и падающего лучей называют обратимостью (или взаимностью) световых лучей.

А одинаково ли отражают свет различные поверхности? И опять обратимся к опыту. Пусть на поверхность зеркала падает параллельный пучок света. После отражения от зеркала световой пучок тоже будет параллельным. И он попадает в глаз только тогда, когда глаз находится на пути этого отражённого пучка (положение 2).

Если же он будет находиться в других положениях (положения 1 и 3), то мы не увидим зеркала — отражённые лучи в глаз не попадут. Такое отражение в физике называют зеркальным.

А если поверхность шероховатая? В этом случае направленные лучи света отражаются в различных направлениях. Такое отражение называется диффузным (иногда говорят: рассеянное отражение).

В случае диффузного отражения поверхность видна при любом положении глаза, так как в него попадают лучи.

В жизни с диффузным отражением света человек чаще встречается, чем с зеркальным. Только благодаря диффузному отражению мы видим предметы, которые сами не излучают свет.

Пример решения задачи.

Задача. Солнечные лучи образуют с горизонтом угол φ = 40 о . Как надо расположить плоское зеркало, чтобы отражённые лучи пошли вертикально вверх?

Тест состоит из 5 вопросов.

На прохождение теста у Вас есть 1 попытка, последующие результаты учитываться не будут!

Отражение света. Закон отражения света

Свет — это видимое излучение. Вам уже известно, что тела, излучающие свет, называются источниками света. При этом в однородной среде он распространяется прямолинейно.

Мы видим свет и освещенные предметы в том случае, если лучи света попадают в наши глаза. Каждый день Солнце освещает наш мир. С наступлением ночи на небе появляется Луна. Для нас она тоже светит. Но мы знаем, что Луна не излучает собственный свет — мы видим часть ее поверхности, освещенную Солнцем.

Все это говорит нам о том, что, хоть свет и распространяется в однородной среде прямолинейно, при его столкновении с преградой происходит что-то новое для нас.

На данном уроке мы рассмотрим поведение света при его попадании на различные преграды, объясним видимость освещенных предметов для наших глаз и установим закономерности. Вы познакомитесь с законом отражения света и его свойствами.

Видимость освещенных предметов

В прошлых уроках уже было сказано, что мы видим окружающий нас мир благодаря свету. Давайте рассмотрим простой опыт, который подтвердит нам этот факт.

В затемненной комнате у нас имеется источник света (рисунок 1). Направим пучок света от этого источника (отмечен звездочкой) через щель на экран.

На экране появится световое пятно (рисунок 1, а). Но, кроме него, мы ничего не увидим вокруг себя.

Теперь поместим между источником света и экраном какой-нибудь предмет (ручку, карандаш, линейку, лист бумаги или др.). Мы увидим какую-то его часть, как на рисунке 1, б, или предмет полностью (зависит от его положения).

Как это объяснить со стороны физики? Излучение достигло поверхности предмета, отразилось, изменило свое направление и попало нам в глаза. Т.е., предмет стал виден для нас.

Запылим воздух между экраном и источником света (рисунок 1, в). Теперь мы видим весь пучок света, а не только пятно на экране. Летающие пылинки отражают свет и направляют его в глаза наблюдателя.

Подобную картину можно наблюдать в пыльном помещении, когда туда проникают солнечные лучи.

Этот простой опыт показал, что мы видим предметы, когда на них падает свет. Они его отражают, и свет достигает наших глаз.

Отражение света

Рассмотрим более яркий пример. Каждый пробовал пускать “солнечных зайчиков” в ясную погоду. Используя зеркало, можно получить яркое световое пятно.

Объясним эту детскую забаву с научной точки зрения. Пучок света падает на зеркало и отражается от него — меняет свое направление. Получается, что “солнечный зайчик” — это отраженный след света на каком-либо экране.

Отражение света в данном случае подобно отскоку мяча от стенки. Если мы бросим мяч перпендикулярно стене, то после удара он полетит обратно по той же прямой. А если мы бросим его под некоторым углом к стенке, то отскочит он тоже под каким-то углом.

Теперь рассмотрим отражение света от зеркальной поверхности (рисунок 2) более подробно.

Линия MN — это поверхность раздела двух сред: воздуха (сверху) и зеркала (снизу). На эту поверхность падает пучок света из точки S. Его направление задается лучом SO, а направление отраженного пучка света — лучом OB.

Эти лучи имеют свои названия:

Луч SO — падающий луч
Луч OB — отраженный луч

Точка O называется точкой падения луча. Чтобы мы могли оценить угол, из этой точки нужно провести перпендикуляр OC к поверхности MN — $ OC \perp MN$.

Так мы получаем два угла:

1. Угол SOC, образованный падающим лучом SO и перпендикуляром OC — это угол падения ($\alpha$)
2. Угол COB, образованный отраженным лучом OB и перпендикуляром OC — это угол отражения ($\beta$)

Закон отражения света

Рассмотрим подробнее углы падения и отражения. Будет ли меняться последний угол при изменении первого? Есть в этих изменениях какая-то закономерность?

Для этого мы будем использовать специальный прибор (рисунок 3). В основе прибора находится диск на подставке. Диск имеет круговую шкалу с ценой деления $10 \degree$. Также на краю диска закреплен фонарик, которые дает узкий пучок света. Его можно передвигать по краю диска.

Закрепим в центре диска зеркальную пластину. Направим на нее пучок света.

Установим фонарик так, чтобы пучок света падал на зеркальную поверхность под углом $50 \degree$. Мы увидим, что угол отражения тоже будет равен $50 \degree$.

Перемещая фонарик и изменяя угол падения пучка света, вы увидите, что каждый раз угол отражения будет равен углу падения. Эти углы всегда будут лежать в одной плоскости с перпендикуляром, проведенным в точку падения.

Теперь мы можем сформулировать закон отражения света.

Падающий и отраженный лучи лежат в одной плоскости с перпендикуляром, проведенным к границе раздела двух сред в точке падения луча. При этом угол падения $\alpha$ равен углу отражения $\beta$:
$\angle \alpha = \angle \beta$.

Обратимость световых лучей и виды отражения

Вернемся к рисунку 2. Если мы пустим световой луч в направлении OB, то отраженный луч пойдет в направлении OS.

Это простое свойство называется обратимостью световых лучей. Оно заключается в том, что падающий и отраженный лучи могут меняться местами.

В жизни нас постоянно окружают различные отражающие поверхности. Существует два основных критерия, по которым мы можем их разделить. Свет отражается от таких поверхностей тоже по-разному.

Рассмотрим в очень большом приближении параллельный пучок света (рисунок 4). Т.е., световые лучи, с помощью которых изображен такой пучок, не будут пересекаться — они параллельны друг другу. Также пучок может быть расходящимся (например, как на рисунке 1) и сходящимся.

1. Если на поверхность зеркала падает параллельный пучок света, то после отражения пучок тоже остается параллельным (рисунок 4, а).
   Такие поверхности называются зеркальными или гладкими (полированными) , а отражение — зеркальным

1. Другие тела имеют шероховатую или негладкую поверхность. Ее можно представить в виде набора малых плоских поверхностей, расположенных под разными углами друг к другу (рисунок 4, б). Отражение от таких поверхностей называется диффузным.
   Свет, падающий от параллельного пучка света на такую поверхность, будет отражаться по разным направлениям — будет происходить его рассеивание

В жизни мы чаще встречаемся с диффузным отражением света. Благодаря ему мы видим предметы, которые сами не излучают свет.

Зеркальное отражение мы будем более подробно рассматривать в следующем уроке.

Тест по физике Световые явления 11 класс

Тест по физике Световые явления 11 класс с ответами. Тест состоит из 2 вариантов. В каждом варианте по 8 заданий.

Вариант 1

A1. Лучи, падающий и отраженный, образуют друг с дру­гом угол 140°. Какой угол образует падающий луч с пло­ским зеркалом?

А2. Какие волны называются когерентными?

1) имеющие одинаковую частоту и разность фаз, не за­висящую от времени
2) имеющие одинаковую амплитуду
3) имеющие одинаковую частоту и разность фаз, равную нулю
4) имеющие одинаковую частоту и амплитуду

А3. В чем состоит сущность явления интерференции света?

1) в наложении когерентных волн, при котором про­исходит распределение результирующих колебаний в пространстве
2) в сложении волн любой природы
3) в наложении волн любой природы
4) в разложении световых волн при прохождении через призму

А4. Какие из перечисленных ниже явлений объясняются интерференцией света?

а) радужная окраска тонких мыльных пленок
б) кольца Ньютона
в) появление светлого пятна в центре тени от малого непрозрачного диска
г) отклонение световых лучей в область геометрической тени

В1. Расстояние L между электрической лампочкой и эк­раном равно 1 м. Найдите возможные положения линзы (d = ?) с фокусным расстоянием F = 20 см, при которых изображение нити лампочки будет отчетливым.

В2. Два полупрозрачных зеркала расположены параллель­но друг другу. На них перпендикулярно к плоскости зер­кал падает световая волна с частотой ν = 6 · 10 14 Гц. Каким должно быть минимальное расстояние между зеркалами, чтобы наблюдался первый минимум интерференции про­ходящих лучей? (Ответ выразите в нанометрах)

C1. При освещении дифракционной решетки белым светом спектры второго (k₁ = 2) и третьего порядков (k₂ = 3) частично перекрывают друг друга. На линию какого цвета в спектре второго порядка (λ₁ = ?) накла­дывается синяя линия (λ₂ = 4,5 · 10 −7 м) спектра третьего порядка?

С2. Кинооператор снимает автомобиль, движущийся со скоростью v = 54 км/ч, находясь от него на расстоя­нии d = 30 м. Фокусное расстояние объектива кинока­меры F = 13 мм. Какой должна быть экспозиция t, что­бы размытость контуров изображения не превышала Δl = 0,05 мм?

Вариант 2

A1. Луч света падает на зеркало перпендикулярно. На ка­
кой угол отклонится отраженный луч относительно падающего луча, если зеркало повернуть на угол 16­°?

А2. Что такое дифракция волн?

1) наложение волн, приводящее к установлению в каж­дой точке пространства постоянной амплитуды ко­лебания
2) огибание волнами препятствий, приводящее к откло­нению от прямолинейного распространения света
3) зависимость показателя преломления света от его цвета, обусловливающего разложение белого света на составляющие
4) разложение световых волн при прохождении через вещество

А3. Какие условия необходимы и достаточны для наблю­дения минимума интерференции электромагнитных волн от двух источников?

1) источники волн когерентны, разность хода любая
2) источники волн когерентны, разность хода Δd = (2k + 1)λ/2
3) разность хода Δd = (2k + 1)λ/2, источники могут быть любые
4) источники волн когерентны, разность хода Δd = kλ

А4. Какие явления объясняются дифракцией света?

а) радужная окраска тонких мыльных пленок
б) кольца Ньютона
в) появление светлого пятна в центре тени от малого непрозрачного диска
г) отклонение световых лучей в область геометрической тени

B1. Вдоль главной оптической оси собирающей линзы с фокусным расстоянием F = 12 см расположен предмет ВА, конец которого находится на расстоянии d₁ = 17,9 см от линзы, а начало — на расстоянии d₂ = 18,1 см. Найдите линейное увеличение Г изображения В₁А₁ предмета.

В2. На дифракционную решетку с периодом d = 0,005 мм нормально к ее поверхности падает параллельный пучок монохроматического света с длиной волны λ = 500 нм. За решеткой, параллельно ее плоскости, расположе­на тонкая собирающая линза с фокусным расстоянием F = 6 см. Чему равно расстояние между максимумами первого и второго порядков на экране, расположенном в фокальной плоскости линзы?

C1. На дифракционную решетку нормально к ее поверх­ности падает параллельный пучок лучей с длиной волны λ = 0,5 мкм. Постоянная решетки d = 5,0 мкм. Определи­те число штрихов N на 1,0 см и максимальный порядок спектра k_m.

С2. С помощью тонкой собирающей линзы получает­ся действительное увеличенное изображение плоского предмета. Если предмет находится на расстоянии d = 6 см от линзы, то изображение получается увеличенным в 2 раза. На сколько надо сместить предмет, чтобы полу­чить изображение, увеличенное в 10 раз?

Ответы на тест по физике Световые явления 11 класс
Вариант 1
А1-4
А2-1
А3-1
А4-2
В1. 0,72 м; 0,28 м
В2. 125 нм
С1. 6,75 ⋅ 10 −7 м
С2. 0,008 с
Вариант 2
А1-2
А2-2
А3-2
А4-4
В1. 4
В2. 6 мм
С1. 2 ⋅ 10 3 см −1 ; 10
С2. на 1,6 см

Закон преломления света

Мы уверены, что вы хотя бы раз в жизни задумывались, откуда берется радуга. Даже малышам известно, что она появляется на небе после дождя, но почему происходит это явление? А если вы посмотрите на свои ноги, погруженные в воду, то они будут казаться искаженными, словно волнистыми. И еще пример странности: если поставить ложку в прозрачный стакан с водой, на границе раздела двух сред она будет выглядеть согнутой.

· Обновлено 23 июня 2023

Интересно, но все перечисленные выше явления происходят по одной и той же причине — преломление лучей света. Сегодня мы подробно изучим его, а также поговорим про оптическую плотность различных сред, законы оптики и даже применим знания тригонометрии к физическим процессам. Будет очень интересно, так что не переключайтесь!

Что такое преломление света в физике

Здесь мы будем говорить только о прозрачных средах и веществах. Например о воздухе, воде, стекле, прозрачных кристаллах. То есть если лучи света из одной прозрачной среды переходят в другую прозрачную среду, то луч света в месте их соприкосновения исказится. Он изменит направление, в котором распространяется его движение. При этом, скорость распространения в другой среде тоже изменится, но об этом поговорим чуть позже.

Дисперсия света и оптическая плотность среды

Теперь, когда вы знаете о преломлении лучей, попробуйте объяснить возникновение радуги. Верно! Солнечные лучи распространяются в воздухе и встречают на своем пути мельчайшие капельки воды. Когда лучи проходят через них, они преломляются. Помимо этого, преломляясь, белый луч света будто расщепляется на радужный спектр от красного до фиолетового цветов, рождая при этом радугу.

Теперь вам может стать интересно, реально ли получить радугу самим, в условиях эксперимента. Если да, то нам нравится ваше научное любопытство! Самостоятельно получить радугу возможно, и впервые этот опыт проделал ученый Исаак Ньютон. Он направил световой луч через прозрачную стеклянную призму и получил радужный спектр.

Внимательно посмотрите на картинку. Световой луч, если бы не разница в оптической плотности между воздухом и стеклом, не изменил бы свое направление. Он продолжил бы двигаться, как ни в чем не бывало. Но по законам геометрической оптики, он был вынужден исказиться дважды: при переходе из воздуха в стекло и еще раз, при переходе из стекла в воздух. Этот излом луча происходит благодаря такому показателю, как оптическая плотность среды.

Этот показатель можно сравнить с обыкновенной плотностью. Только представьте: луч света распространяется в воздухе. Воздух — это газ, он состоит из бесконечного множества молекул. Расстояние между ними достаточно велико, что позволяет свету распространяться без каких-либо помех. При переходе из воздуха в воду (или стекло, кристалл), луч «замечает»: вещество также состоит из мельчайших частиц, но они расположены друг к другу ближе. «Проталкиваясь» среди молекул, луч теряет свою скорость. Это можно сравнить с тем, как вы бы проходили через толпу на танцполе к сцене, где выступает ваша любимая группа. Быстро это сделать точно бы не получилось.

Угол падения и угол преломления луча

Давайте посмотрим на процесс преломления с точки зрения геометрии. Для этого обратимся к схеме ниже.

Угол α на картинке — угол падения — это угол между падающим лучом и перпендикуляром, проведенным в точку падения луча на границу раздела сред. Угол γ — угол преломления — это угол между преломленным лучом и перпендикуляром, проведенным в точку падения луча на границу раздела сред.

Теперь рассмотрим картинку ниже и разберемся, как меняется угол преломления света при переходе в вещества разной плотности оптической среды.

Из иллюстрации можно сделать такие выводы:

При переходе света из менее плотной оптической среды в более плотную, скорость уменьшается, и угол преломления меньше угла падения.

При переходе света из более плотной оптической среды в менее плотную, скорость увеличивается, и угол преломления больше угла падения.

При переходе света из одной среды в другую с такой же оптической плотностью, скорость распространения не изменяется, и угол падения равен углу преломления.

Показатель преломления лучей света

Сейчас вы можете задуматься о том, относительно чего искажается луч света. Может, есть какие-то физические величины или показатели, которые показывают степень излома луча? Да, такие в физике имеются. За эти характеристики отвечают показатели преломления: абсолютный и относительный. Рассмотрим их все.

Абсолютный показатель преломления света

Абсолютный показатель преломления обозначается буквой [n]. Его можно рассчитать по формуле:

с — скорость света в вакууме (с=3 * 10 8 м/с),

v — скорость распространения света в среде.

Эта величина показывает, во сколько раз меняется скорость света при переходе из вакуума в воздух, воду, стекло и т. д. Абсолютный показатель преломления n некоторых веществ можно найти в таблице ниже.

Как мы видим, абсолютный показатель преломления воздуха равен 1. Это означает, что при переходе из вакуума в воздух, луч света никак не искажается. А вот при переходе из вакуума в алмаз, скорость распространения света уменьшается почти в 2,5 раза!

Относительный показатель преломления

Этот показатель указывает на то, во сколько раз изменится скорость распространения луча при переходе из одной среды в другую. Его можно рассчитать по такой формуле:

n1 — показатель преломления 1-й среды,

n2 — показатель преломления 2-й среды.

Закон преломления света

Давайте разберемся, как мы можем найти угол преломления и угол падения, если знаем относительный или абсолютный показатель. В этом нам помогут законы преломления света. В свое время их изучал голландский математик Виллеброрд Снелл, именно поэтому их часто называют законами Снеллиуса или Снелла.

Рассмотрим формулировку законов преломления.

Падающий и преломленный лучи, а также перпендикуляр к границе раздела двух сред, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.

Отношение синуса угла падения α к синусу угла преломления γ — это постоянная величина для двух данных сред:

Благодаря этой формуле мы можем найти угол преломления и угол падения. Круто, правда?

Если вы не сильно дружны с математикой, а от синусов и косинусов хочется упасть в обморок — не расстраивайтесь! Чтобы решать задачи о преломлении света, вам не нужно знать мельчайшие нюансы тригонометрии. Достаточно запомнить формулу, а также иметь при себе великую таблицу Брадиса. Это такая таблица, в которой записаны все значения тригонометрических функций углов от нуля до 90 градусов. А значит, не нужно ничего заучивать и запоминать — можно просто воспользоваться готовыми данными.

Мнимое изображение, которое образовано преломлением лучей

Давайте вспомним еще пару примеров, о которых говорили ранее: об «изломанной» ложке и «волнистых» ногах в бассейне. Давайте попытаемся объяснить их с точки зрения законов физики.

Преломление лучей, как и отражение света плоским зеркалом, создает обманчивое изменение положения источника света. Причем оно будет различным для лучей, которые падают на границу раздела двух сред под разными углами. Именно поэтому нам только кажется, что ложка сломана — такой ее делают преломляющиеся лучи света.

В разных устройствах применяют эти свойства преломления, когда пропускают лучи света через стеклянную призму и через их сочетания. Например, как это делал Исаак Ньютон в эксперименте, который мы рассмотрели ранее. Ниже — схема преломления лучей через разные виды призм.

Полное внутреннее отражение

Последнее, что мы обсудим сегодня, касается процесса полного внутреннего отражения. Давайте разберемся, как он связан с преломлением.

Интересно, что явление полного внутреннего отражения используется в волоконной оптике — для передачи световых сигналов на большие расстояния.

В свою очередь, волоконную оптику используют во многих отраслях науки и искусства: в медицине, телекоммуникациях, датчиках различного спектра и освещении.

Примеры задач

Теперь попробуем решить задачку и заодно повторим все, о чем сегодня поговорили.

Задание № 1

Известно, что показатель преломления воздуха и некоторой среды равен 3. Если угол между лучом и границей двух сред 30°, то каким будет угол преломления?

Решение

Воспользуемся формулой, описанной во втором законе преломления:

Проанализировав текст задачи, мы видим, что нам дано значение угла между лучом и границей, а не угол падения. Найдем угол падения:

∠α = 90 – 30 = 60.

Выразим из формулы:

sin(y) = sinα / n₂₁.

Подставим значения и рассчитаем угол преломления:

Ответ: 30°.

Если вы хотите детально разобраться в законах отражения и преломления света, а также попрактиковаться в решении задач, приходите на онлайн-курсы физики в школу Skysmart! Там вы не только станете экспертом в школьных темах, но еще подготовитесь к экзаменам, а также превратитесь в настоящих ученых с нашими опытами и лабораторными работами. Ждем вас, юные ученые, и до новых встреч!

Похожие публикации:

1. Какое тепло излучает человек
2. Protect на усилителе что это
3. 1820 кг сколько ц и кг
4. Датчик движения микроволновый или инфракрасный что лучше