ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ ОПТИКА — 11 КЛАСС

ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Астрономический метод измерения скорости света 1676 г. – скорость света впервые удалось измерить датскому ученому О. Рёмеру.Рёмер наблюдал затмения спутников Юпитера — самой большой планеты Солнечной системы. Юпитер в отличие от Земли имеет 14 спутников. Ближайший его спутник – Ио – стал предметом наблюдений Рёмера. Он видел, как спутник проходил перед планетой, а затем погружался в ее тень и пропадал из поля зрения. Затем он опять появлялся, как мгновенно вспыхнувшая лампа. Промежуток времени между двумя вспышками оказался равным 42 ч 28 мин. Т.о., эта «луна» представляла собой громадные небесные часы, через равные промежутки времени посылавшие свои сигналы на Землю. ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Вопрос об экспериментальном исследовании распространения света впервые поставил Г. Галилей ИЗ ИСТОРИИ ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Впервые скорость света была измерена в 1676 г. Датским астрономом Олафом Рёмером. с=212 000км/с ИЗ ИСТОРИИ ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Первым, кто сумел определить скорость света лабораторным путем, был французский физик А. И. Физо. В 1849 г. Он получил значение с=313000 км/с ИЗ ИСТОРИИ ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Через год Ж. Фуко обнаружил, что скорость света в воде составляет ѕ скорости света в воздухе ИЗ ИСТОРИИ ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * В 1926 г. Американский физик Альберт Майкельсон с помощью вращающегося зеркала получил значение скорости света, равное 299 796 км/с ИЗ ИСТОРИИ ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Наиболее точное и окончательное значение было получено в 1983 г., из которого следует, что скорость света абсолютно точно равна 299 792 458 м/с ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Оптикой называют раздел физики, в котором изучаются свойства света ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * В середине XVII века итальянский священник Ф. Гримальди, а затем английский ученый Р. Гук высказали идею о волновой природе света ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Иной точки зрения на природу света придерживался Ньютон Он считал, что свет это поток мельчайших частиц (корпускул), испускаемых светящимися телами и распространяющихся в соответствии с законами механики. Но Ньютон был осторожен в своих в окончательных выводах и допускал иные взгляды на природу света. ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * В 1662 году французский ученый Пьер Ферма сформулировал принцип, позволяющий вывести все известные к тому времени законы оптики. Согласно принципу Свет распространяется между двумя точками по такому пути, которому соответствует наименьшее время распространения. Принцип Ферма позволял вывести законы отражения и преломления, но не давал ответа на вопрос: Что же такое свет? ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * В XIXвеке английский ученый Т.Юнг и французский физик О.Френель с помощью разработанной ими волновой теории смогли объяснить такие свойства света, которые корпускулярная теория объяснить не могла. Свет стали считать упругими волнами, распространяющимися в мировом эфире. ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * В 60-х гг. XIXвека Максвелл предсказал существование электромагнитных волн и обнаружил, что их скорость совпадает со скоростью света. Обнаружив это совпадение, Максвелл пришел к выводу, что «свет является электромагнитным возмущением, распространяющимся через поле в соответствии с законами электромагнетизма». Другими словами, свет- это электромагнитные волны. ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Опыты Герца подтвердили электромагнитную теорию света. Впоследствии было установлено, что диапазон существующих электромагнитных волн очень велик: от нескольких Гц до 10^20 Гц и выше. Сюда относятся радиоволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое и рентгеновское излучения, гамма-лучи. Все они имеют электромагнитную природу и распространяются в вакууме со скоростью C= 3000000км/с. ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Отражение света – явление, наблюдаемое при падении света на поверхность раздела двух оптически разнородных сред, свет распространяется обратно в первую среду. ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Закон отражения света Луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр к границе раздела двух сред в точке падения, лежат в одной плоскости; угол падения  равен углу отражения . Луч отраженный Луч падающий перпендикуляр  =  ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Обратимость световых лучей: падающий и отраженный лучи могут меняться местами. ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Виды отражения: - Зеркальная - поверхность, размеры неровностей которой меньше длины световой волны. Лучи света, падающие на такую поверхность параллельным пучком, после отражения остаются параллельными, такое направленное отражение называют зеркальным. ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Отражение пучка света. Зеркальное отражение. ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * - Поверхность, размеры неровностей которой больше световой волны, отражает лучи света по всевозможным направлениям, что называют рассеянным или диффузным отражением. ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Отражение пучка света. Диффузное отражение ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Закон: 1.Лучи, падающий, преломленный и перпендикуляр, проведённый к границе раздела двух сред в точке падения луча, лежат в одной плоскости.2. Отношение синуса угла падения к синусу угла преломления есть величина постоянная для двух сред. ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Падающий луч Перпендикуляр Граница раздела двух сред Угол падения Угол преломления Преломленный луч ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Задание 1: Угол падения луча на зеркало равен 45 градусов. Чему равен угол отражения света.На чертеже изобразите отражённый луч, если известно, что угол падения равен 60 градусам. ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Задание 2: Перечертите в тетрадь 2 любых изображения рисунка 140 и постройте примерно преломленный луч, считая, что все изображённые тела изготовлены из стекла. ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Полное отражение света ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Закон преломления света позволяет объяснить интересное и практически важное явление – полное отражение света ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Полное внутреннее отражение света это явление отражения света от оптически менее плотной среды при переходе из более плотной, при котором преломление отсутствует и свет возвращается в более плотную среду ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * 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 αо угол преломления становится наибольшим (βmax=90о). Если угол падения α>αо, преломление света во вторую среду прекращается, свет полностью отражается от границы раздела, как от зеркала –возникает явление полного отражения света. ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Предельный угол полного отражения, αо Это минимальный угол падения света, при котором возникает явление полного внутреннего отражения. Воспользуемся законом преломления света: Пример: рассчитаем предельный угол полного отражения для воды (n=1,33); ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * В первом случае призма позволяет поворачивать световой пучок на 90 , поэтому ее называют поворотной. Внутри призмы наблюдается однократное внутреннее отражение от грани BC. В этом случае внутри призмы световой пучок испытывает уже двукратное полное отражение от грани AB и от грани AC. Эта призма может быть использована для разворота светового пучка на 180 , поэтому она тоже называется поворотной. В третьем случае лучи, падающие на грань AB параллельно основанию BC, испытывают в стекле призмы полное отражение и выходят из призмы параллельно падающим лучам. Заметим, что при выходе из призмы верхний падающий луч становится нижним, а нижний - верхним. Поэтому призму в этом случае называют оборотной. Призмы полного отражения света ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Волоконная оптика система передачи оптических изображений с помощью стекловолокон (световодов).Испытывая полное внутреннее отражение, световой сигнал распространяется внутри гибкого световодаИспользуется пучок из тысяч световодов (диаметр каждого волокна от 0,002 до 0,01 мм)В настоящее время волоконная оптика вытесняет металлические проводники в системах передачи информации (с помощью светового сигнала можно передавать в 106 раз больше информации, чем с помощью радиосигнала) ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Световоды Достоинство оптических каналов связи - возможность пере дачи по одному световоду в сотни и тысячи раз большего объема информации, чем по металлическим проводам. Оптический канал связи помехоустойчив, он не реагирует ни на какие внешние воздействия.Замена металлических проводов световодами дает огромную экономию дорого-стоящих цветных металлов. Cветоводы – прозрачные трубки, окруженные оболочкой из материала с меньшим показателем преломления ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Эндоскоп Волоконные световоды с успехом применяют в медицине. Например, световод вводят в желудок или в область сердца для освещения или наблюдения тех или иных участков внутренних органов. Использование световодов позволяет исследовать внутренние органы без введения лампочки, то есть исключая возможность перегрева. ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Оптоволокно Используется в волоконной оптике, для передачи световых сигналов на большие расстояния. (Использование обычного зеркального отражения, не дает желаемого результата, так как даже зеркало самого высокого качества (посеребренное) поглощает до 3% световой энергии). При входе в световод падающий луч направляется под углом заведомо больше предельного, что обеспечивает отражение луча без потерей энергии. Световоды, состоящие из отдельных волокон, достигают в диаметре человеческого волоса, при скорости передачи более быстрой, чем скорость протекания тока, что позволяет ускорить передачу информации. ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * РАДУГА Так неожиданно и ярко На влажной неба синевеВоздушная воздвиглась арка В своем минутном торжестве! Один конец в леса вонзила. Другим за облака ушла. Она полнеба обхватила И в высоте изнемогла. ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Паук-серебрянка При погружении серебрянки в воду волоски брюшка, покрытые особым жирным веществом, не смачиваются, между ними задерживается (так как не вытесняется, благодаря силам поверхностного натяжения воды) воздух и потому оно под водой кажется серебряным. ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Эффекты миража Иллюзия мокрой дороги при летней жаре Лучи, отраженные от предметов сильно преломляются в нагретом воздухе ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Блеск многих природных кристаллов (особенно ограненных драгоценных камней) объясняется полным внутренним отражением ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Из – за высокого показателя преломления алмаза (n=2) возникает большое количество внутренних отражений, которые их световой луч претерпевает с меньшими потерями энергии, чем в стекле (n= 1,6) ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Полным отражением света объясняется не только блеск («игра») бриллиантов, но и капелек росы на солнечном свете, пузырьков воздуха в воде ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * Отражение из - под воды на поверхности раздела вода - воздух Полное отражение рыбок, если смотреть из-под водына поверхность: при определенных углах на границе раздела наблюдается не внешняя часть (то, что в воздухе), а видно зеркальное отражение объектов, которые находятся в воде. ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 * СПАСИБО ЗА УРОК!!! ПАВЛОВА МАРИЯ МИХАЙЛОВНА 000000 *