Полное внутреннее отражение света презентация. Презентация на тему "полное отражение света". В работе использованы

Слайд 1

Семинар по теме: «Световые волны» Полное отражение
Подготовили: Ученицы 11 «А» класса Романченко Валерия, Щипанова Елена, Филиппова Алёна.

Слайд 2

Краткая история
Еще древнеримский ученый Плиний в своей “Естественной истории”,написанной около 2 тыс. лет назад, рассказывал о ловцах жемчуга, набиравших в рот оливковое масло перед погружением и выпускавших его под водой. Растекавшаяся по поверхности моря масляная пленка, показатель преломления которой больше, чем у воды, резко уменьшала яркость бликов и улучшала условия видимости. Несложное явление полного внутреннего отражения, впервые описанное Иоганном Кеплером в начале XVII века и, казалось бы, прекрасно изученное, сегодня стало объектом пристального внимания. А впервые эти эффекты исследовал русский физик Александр Александрович Эйхенвальд ровно более ста лет назад.

Слайд 3

Полное отражение
– это явление отражения света от оптически менее плотной среды, при котором отсутствует преломление света, а интенсивность отраженного света почти равна интенсивности падающего.

Слайд 4

ТЕОРИЯ
Поскольку свет переходит из оптически более плотной среды в оптически менее плотную, то угол преломления в этом случае больше, чем угол падения а. При увеличении угла падения лучей от источника на поверхность раздела двух сред наступит такой момент, когда преломлённый луч пойдёт вдоль границы раздела сред, то есть = 90°. Угол падения, соответствующий этому значению, называется предельным углом полного внутреннего отражения - а0.

Слайд 5

Предельный угол полного отражения – угол падения, при котором свет не преломляется, а отражается и скользит вдоль раздела двух сред. Угол преломления = 90 °

Слайд 6

Полное отражение используют в так называемой волоконной оптике для передачи света и изображения по пучкам прозрачных гибких волокон – световодов. Световод представляет собой стеклянное волокно цилиндрической формы, покрытое оболочкой из прозрачного материала с меньшим, чем у волокна, показателем преломления. За счет многократного полного отражения свет может быть направлен по любому (прямому или изогнутому) пути.

Слайд 7

Волокна набираются в жгуты. При этом по каждому из волокон передается какой-нибудь элемент изображения. Жгуты из волокон используются, например, в медицине для исследования внутренних органов По мере улучшения технологии изготовления длинных пучков волокон – световодов все шире начинает применяться связь (в том числе и телевизионная) с помощью световых лучей.

Слайд 8

Слайд 9

ПРАКТИКА
рассказывает о явлениях в природе, связанных с полным отражением света.
Полное внутреннее отражение можно наблюдать, если смотреть из-под воды на поверхность: при определенных углах на границе раздела наблюдается не внешняя часть, а видно зеркальное отражение объектов, которые находятся в воде.

Слайд 10

2.Полным внутренним явлением объясняется явление миража. Мираж - оптическое явление в атмосфере: отражение света границей между резко разными по теплоте слоями воздуха. Для наблюдателя такое отражение заключается в том, что вместе с отдалённым объектом видно его мнимое изображение, смещенное относительно предмета.

Слайд 11

3.Радуга. Чаще всего наблюдается первичная радуга, при которой свет претерпевает одно внутреннее отражение.. В первичной радуге красный цвет находится снаружи дуги, её угловой радиус составляет 40–42°.

Слайд 12

4.Сложное оптическое явление в атмосфере, состоящее из нескольких форм миражей, при котором, отдалённые предметы видны многократно и с разнообразными искажениями. Фатаморгана возникает, когда в нижних слоях атмосферы образуется несколько чередующихся слоев воздуха различной плотности, способных давать зеркальные отражения. В результате отражения, а также преломления лучей реально существующие предметы дают на горизонте или над ним по нескольку искажённых изображений, частично налагающихся друг на друга и быстро меняющихся во времени, что и создаёт причудливую картину.

Слайд 13

Чем объяснить “игру камней”? В ювелирном деле огранка камней подбирается так, что на каждой грани наблюдается полное отражение света.

Слайд 14

перископ
бинокль
киноаппарат

Слайд 15

Слайд 16

Новые достижения
Вначале полное отражение представляло лишь любопытное явление. Сейчас оно постепенно приводит к революции. За “новаторские достижения в области передачи света по волокнам для оптической связи” Нобелевская премии по физике 2009 года присуждена Чарльзу Као. Открытие Као, которое он сделал в 1966 году, проложило дорогу оптическим волокнам, которые используются сегодня в области телевидения и интернет - связи. Ему удалось разработать метод производства сверхчистого оптического волокна, благодаря чему световые сигналы стало возможным передавать без искажений на расстояние до 100 км, по сравнению всего лишь с десятками метров, что было пределом на тот момент.

Слайд 17

Список литературы:
Презентация “Полное отражение света”. Гордон Г.В. Геометрическая оптика. http://www.rusedu.ru/detail_6171.html Борисов К. Оптиволоконные системы освещения. http://www.trikita.by/service6.html Буховцев Б.Б., Мякишев Г.Я. Учебник по физике 11 класс. М.:Просвещение.2010 Вараксина Е. И. Полное внутреннее отражение света в жидкости. http://fiz.1september.ru/articles/2009/17/14 . Касьянов В.А. Учебник по физике 11 класс. М.:Дрофа.2002 Латышевская Т. Ю., Новоселов К. С. Нанотехнологии для Волоконной Оптики. http://www.kabel-news.ru/ http://traditio.ru/wiki/ Внутреннее отражение http://hghltd.yandex.net/. Полное отражение света http://ru.wikipedia.org/wiki/Световод http://images.google.ru . Миражи http://school426-spb.by.ru . Фата-Моргана http://www.genon.ru/GetAnswer. Фотографии http://www.universal-fibre-optics.com/russian/applications.html .Оптико-волоконные системы освещения http://www.ifmo.ru/faculty/5. Уникальный роботизированный комплекс http://www.forc-photonics.ru/ru/production/volokonno-opticheskie_datchik/1/68/.Оптические приборы http://optika8.narod.ru/Opiti.htm . Геометрическая оптика http://canegor.urc.ac.ru/bezpriborov/63832896.html. Опыты, демонстрирующие полное внутреннее отражение света http://www.nvtc.ee/e-oppe/Sidorova/objects . Применение полного внутреннего отражения света. http://iuyt.ru/index.php?newsid=38. Светодизайн http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/144040/ Фата-моргана

α). При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как п" title="При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как преломляется, так и отражается. С ростом угла падения α возрастает и угол преломления β (β>α). При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как п" class="link_thumb"> 5 При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как преломляется, так и отражается. С ростом угла падения α возрастает и угол преломления β (β>α). При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как преломляется, так и отражается. С ростом угла падения α возрастает и угол преломления β (β>α). При некотором угле падения α о угол преломления становится наибольшим (β max =90 о). При некотором угле падения α о угол преломления становится наибольшим (β max =90 о). Если угол падения α>α о, преломление света во вторую среду прекращается, свет полностью отражается от границы раздела, как от зеркала –возникает явление полного отражения света. Если угол падения α>α о, преломление света во вторую среду прекращается, свет полностью отражается от границы раздела, как от зеркала –возникает явление полного отражения света. α). При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как п"> α). При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как преломляется, так и отражается. С ростом угла падения α возрастает и угол преломления β (β>α). При некотором угле падения α о угол преломления становится наибольшим (β max =90 о). При некотором угле падения α о угол преломления становится наибольшим (β max =90 о). Если угол падения α>α о, преломление света во вторую среду прекращается, свет полностью отражается от границы раздела, как от зеркала –возникает явление полного отражения света. Если угол падения α>α о, преломление света во вторую среду прекращается, свет полностью отражается от границы раздела, как от зеркала –возникает явление полного отражения света."> α). При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как п" title="При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как преломляется, так и отражается. С ростом угла падения α возрастает и угол преломления β (β>α). При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как п"> title="При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как преломляется, так и отражается. С ростом угла падения α возрастает и угол преломления β (β>α). При переходе света из оптически более плотной среды в менее плотную свет как п">

Волоконная оптика - система передачи оптических изображений система передачи оптических изображений с помощью стекловолокон (световодов). с помощью стекловолокон (световодов). Испытывая полное внутреннее отражение, световой сигнал распространяется внутри гибкого световода Испытывая полное внутреннее отражение, световой сигнал распространяется внутри гибкого световода Используется пучок из тысяч световодов (диаметр каждого волокна от 0,002 до 0,01 мм) Используется пучок из тысяч световодов (диаметр каждого волокна от 0,002 до 0,01 мм) Использование волоконно-оптических устройств в медицине – эндоскопы (зонды, вводимые в различные внутренние органы) Использование волоконно-оптических устройств в медицине – эндоскопы (зонды, вводимые в различные внутренние органы) В настоящее время волоконная оптика вытесняет металлические проводники в системах передачи информации (с помощью светового сигнала можно передавать в 10 6 раз больше информации. чем с помощью радиосигнала) В настоящее время волоконная оптика вытесняет металлические проводники в системах передачи информации (с помощью светового сигнала можно передавать в 10 6 раз больше информации. чем с помощью радиосигнала) Использование полного отражения в призматических биноклях, перископах, зеркальных фотоаппаратах, световращателях (катафотах) Использование полного отражения в призматических биноклях, перископах, зеркальных фотоаппаратах, световращателях (катафотах)

Разделы: Физика

Закон отражения света

Одними из важнейших свойств света являются отражение и преломление. Законы отражения и преломления света изучались в 8-м классе. Вспомним законы отражения света.

(Фрагмент “Отражение света”, приложение2)

Полностью законы формулируются так:

• Угол падения равен углу отражения.
• Луч падающий, отраженный и перпендикуляр, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.

Законы отражения и преломления устанавливались опытным путем. Однако, их можно вывести представляя свет как волну и используя при этом принцип Гюйгенса, который заключается в следующем…

Принцип Гюйгенса

• Каждая точка, до которой дошло возмущение, сама становится источником вторичных сферических волн.
• Волновая поверхность – огибающая вторичных волн.

(Модели распространения волн)

Допустим, из некоторой точки распространяется сферическая волна…

Этот принцип справедлив и в случае волн любой формы.

Таким образом, принцип Гюйгенса позволяет с помощью простых геометрических построений находить волновую поверхность в любой момент времени. Используя этот принцип можно показать зависимость угла отражения от угла падения волн на модели. (Динамическая модель отражения волн, приложение 4) . Применим принцип Гюйгенса к выводу закона отражения волн.

(схема вывода закона отражения)

Использование принципа Гюйгенса при математических построениях и дальнейших математических расчетах подтвердило правильность формулировки закона отражения света: угол отражения равен углу падения. Кроме того, оно подтвердило факт обратимости лучей и то, что падающий, отраженный лучи и перпендикуляр, проведенный к поверхности в точку падения луча лежат в одной плоскости.

Закон преломления света

Следующим важным свойством света является преломление. Вспомним, в чем оно заключается.

(Модель преломления света, приложение 3)

При переходе света из одной прозрачной среды в другую изменяется направление его распространения. Это явление и носит название преломления. Закон преломления света определяет взаимное расположение падающего луча, преломленного и перпендикуляра к поверхности раздела двух сред. Вспомним законы…

• Отношение синуса угла падения луча к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред.
• Луч падающий, преломленный и перпендикуляр, восстановленный в точке падения луча, лежат в одной плоскости.

Законы преломления также можно вывести математически, используя принцип Гюйгенса. Вспомним, в чем он заключается.

Каждая точка, до которой дошло возмущение, сама становится источником вторичных сферических волн.

Волновая поверхность – огибающая вторичных волн.

Используя этот принцип можно показать зависимость угла преломления от угла падения волн на модели. Применим принцип Гюйгенса к выводу законов преломления волн. (Динамическая модель преломления, приложение 4) . Перейдём к выводу закона преломления.

(схема вывода закона преломления)

Принцип Гюйгенса позволил с помощью геометрических построений и вычислений доказать справедливость законов преломления. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для данных двух сред, которая называется относительным показателем преломления второй среды относительно первой. При переходе из одной среды в другую изменяется скорость света, поэтому относительный показатель преломления связан со скоростями света в этих средах. Среды, при переходе в которые скорость света уменьшается, называются оптически более плотными. Рассмотрим применение свойства обратимости лучей при переходе через границу раздела двух сред.

(Физический смысл показателя преломления. Абсолютный показатель преломления.)

Физический смысл показателя преломления заключается в том, что он показывает во сколько раз скорость света в первой среде больше скорости света во второй. Каждая среда имеет свой показатель преломления относительно вакуума, который называется абсолютным показателем.

Оптические свойства вакуума приблизительно равны физическим свойствам вакуума, поэтому его абсолютный показатель можно принять за единицу.

Относительные показатели преломления для любых двух сред можно определить, используя таблицу.

(Таблица абсолютных показателей преломления)

Полное внутреннее отражение

Закон преломления позволяет объяснить интересное и важное явление полного внутреннего отражения. Рассмотрим явление перехода света из оптически более плотной среды в менее плотную.

(Модель перехода луча из более плотной среды в менее плотную, приложение 5)

Опыт показывает:

1. Луч, идущий перпендикулярно поверхности раздела сред не преломляется.
2. На границе раздела двух прозрачных сред одновременно существуют отраженный и преломлённый лучи.
3. При увеличении угла падения увеличивается угол преломления.
4. При некотором угле падения преломлённый луч скользит по поверхности.
5. При дальнейшем увеличении угла падения преломлённого луча не существует – проявляется явление полного внутреннего отражения.

Определим значение угла полного внутреннего отражения.

В природе полным внутренним отражением объясняется образование радуги, серебристая окраска капелек росы.

(Применение полного внутреннего отражения)

В технических устройствах полное внутреннее отражение в призмах позволяет использовать призмы в оптических приборах: телескопах, биноклях, перископах, что улучшает освещенность изображений.

Большое применение полное внутреннее отражение получило в световодах – прозрачных трубках, окруженных оболочкой из материала с меньшим показателем преломления. (Флэш-анимация “Салют”, приложение 6) .

Световоды используются для передачи радиосигнала, изображения, в медицинских диагностических и лечебных приборах, в осветительных приборах, для декоративного освещения и т.д.

В работе использованы:

1. к/фрагмент “Отражение света”
2. Динамические модели (“Уроки физики”, Кирилл и Мефодий)
3. Динамическая модель “Принцип Гюйгенса” (Visual Physics)
4. Флэш-анимация “Салют”

На этом уроке вы познакомитесь с явлением преломления света и узнаете, как свет распространяется в различных средах .

План урока:

• 1. .
• 2. Предельный угол полного отражения. Закон полного отражения.
• 3. Предельный угол полного отражения для некоторых средах.
• 4. Волоконная оптика. Световод
• 5. Отражательные призмы.
• 6. Выводы.

• При переходе из оптически менее плотной среды в оптически более плотную угол преломления меньше перпендикуляру .
• При переходе из оптически более плотной среды в оптически менее плотную угол преломления больше угла падения и луч преломления отклоняется к границе раздела двух сред .

При переходе из оптически более плотной среды в оптически менее плотную, преломленный луч света отклоняется к границе раздела двух сред от первоначального своего направления .

42º - это угол, при котором луч света из стекла не проходит во вторую среду, а полностью отражается

Предельный угол отражения

Sin γ

Sin α ̥

n

n

2

1

= ─

n = 1

Sin90º = 1

1

γ = 90º

─ предельный угол

α

полного отражения

0

Sin α ̥ = ─

n

─ Закон полного

отражения

2

Предельный угол полного отражения

• Наименьший угол падения α , при котором наступает явление полного отражения света, называется предельным углом полного отражения .

• Для угла полного отражения выполняется условие - синус угла полного отражения обратно пропорционален относительному показателю преломления света.

0

0

Sin α ̥ = ─

n

3. Предельный угол отражения и показатель преломления n для некоторых средах

Среда

Предельный угол отражения

Вода (при 20 ºС)

48º35′ ≈ 48º

Стекло

41º50′ ≈ 42º

Кварц

Рубин

Алмаз

24º40′ ≈ 24º

4. Волоконная оптика

• Основана на передаче света и изображения по пучкам прозрачных гибких волокон – световодам.
• Световод - это тонкое волокно цилиндрической формы из кварцевого стекла с добавлением германия или бора.
• Толщина волокон от 100 мкм до 1 мкм и меньше.
• Волокна набирают в жгуты с числом волокон до миллион.

Волоконный кабель

применяется для передачи

• информации внутри ЭВМ и для связи различных ЭВМ друг с другом;
• телевизионных изображений.

Световод

За счет многократного полного отражения свет может быть направлен по любому изогнутому пути.

Отражательные

призмы

Вывод:

Полное отражение наблюдается,

• при переходе света из оптически более плотной среды в оптически менее плотную;
• когда угол падения достигает предельного угла полного отражения.

Закон полного отражения –

синус угла полного отражения обратно пропорционален относительному показателю преломления света.

n

Sin α ̥ = ─