Урок "Заломлення світла на межі поділу двох середовищ. Закон заломлення світла"

Тема уроку: Заломлення світла на межі поділу двох середовищ. Закон заломлення світла

Мета: 1) увести поняття «заломлення світла», навчити учнів описувати процес поширення світла на межі прозорих середовищ, сформувати вміння використовувати закон заломлення світла для визначення показника заломлення, сформувати уявлення про відносний показник заломлення, сформувати вміння спостерігати явище заломлення світла на межі розділу двох середовищ та пояснювати хід світлового променя під час заломлення;

2) продовжити формування вмінь аналізувати навчальну інформацію, будувати хід променів у різних оптичних середовищах (плоско-паралельній пластині, скляній призмі тощо);

3) продовжити розвиток світогляду учнів шляхом практичного застосу­вання законів заломлення світла.

Очікувані результати: учні знають та розуміють закони заломлення світ­ла, можуть розв'язувати задачі з використанням II закону заломлення світла.

Тип уроку: урок вивчення та засвоєння нових знань.

ХІД УРОКУ

ОРГАНІЗАЦІЙНИЙ МОМЕНТ 1  хв

ПЕРЕВІРКА ДОМАШНЬОГО ЗАВДАННЯ до 5 хв

Презентація. Частина1

• Як розповсюджується світло в однорідному прозорому середовищі? (Прямолінійно)
• Що називають світловим променем? (Лінія, що вказує напрямок поширення енергії світла)
• Який кут називають кутом падіння світла на поверхню? (Кут α між падаючим променем та перпендикуляром проведеним із точки падіння)
• Який кут називають кутом відбиття? (Кут β між відбитим променем та даним перпендикуляром)

IV. ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ 25 хв

План

1.       Закони заломлення світла.
2.       Застосування законів заломлення світла.
3.       Пояснення природних оптичних явищ з погляду відбивання та заломлення світла.

Проблемне питання: чи може поширення світового променя бути не прямолінійним?

На це питання будемо знаходити відпо­відь упродовж уроку.

Учитель демонструє відеофрагмент «Поширення світла».

Презентація. Частина 2

Демонстрація заломлення світла за допомогою оптичної шайби. Викорис­товуючи плакат чи малюнок до уро­ку, учитель уводить поняття падаючо­го, заломленого променів, кутів падіння та заломлення.

Уважають, що закони заломлення експериментально відкрив голландський учений В. Снелліус (1621 p.), а їх теоретичне обґрунтування зробив французький математик Рене Декарт (1630 p.).

• 1-й закон: Заломлений промінь лежить в одній площині з па­даючим променем і перпендикуляром до межі розділу двох се­редовищ, поставленому у точці падіння променя;

• 2-й закон: Відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення є величиною постійною для двох цих середовищ:

, де – фізична величина, яку називають показником заломлення середовища 2 (середовища, в якому світло поширюється після заломлення) відносно середовища 1 (середовища, із якого падає світло).

З'ясовуємо фізичний зміст показника заломлення

Абсолютний показник заломлення показує, у скільки разів швидкість поширення світла в середовищі менша, ніж у вакуумі:

,  де с — швидкість поширення світла у вакуумі (с = 3 • 10⁸ м/с); v — швидкість поширення світла в середовищі.

Відносний показник заломлення показує, у скільки разів швидкість по­ширення світла в середовищі 1 більша (або менша), ніж швидкість поширення світла в середовищі 2:

Згадавши другий закон заломлення світла:  , маємо:

Проаналізувавши останню формулу, доходимо висновків:

1. Чим більше на межі поділу двох середовищ змінюється швидкість поширення світла, тим більше світло заломлюється;
2. Якщо промінь світла переходить у середовище з більшою оптичною густиною (тобто швидкість світла зменшується: v₂ < v₁), то кут заломлення є меншим від кута падіння: < (див., наприклад, рис. 12.2, 12.3);
3. Якщо промінь світла переходить у середовище з меншою оптичною густиною (тобто швидкість світла збільшується: v₂> v₁), то кут заломлення є більшим за кут падіння: > (рис. 12.4).

Зазвичай швидкість поширення світла в середовищі порівнюють зі швидкістю його поширення у вакуумі.

Коли світло потрапляє в середовище з вакууму, показник заломлення п називають абсолютним показником заломлення.

У будь-якому середовищі швидкість світла завжди менша, ніж у вакуумі. Тому під час переходу світла з одного середовища в інше його швидкість зменшується, і це є причиною заломлення світла. Чим менша швидкість поширення світла в середовищі, тим середовище оптично густіше (оптична густота більша).

Так, наприклад, пові­тря має більшу оптичну густоту, ніж вакуум, оскільки  в  повітрі  швидкість  світла  дещо  менша,  ніж  у  вакуумі (n= 1,0003).

Оптична густота води більша, аніж оптична густота повітря, оскільки швидкість світла в повітрі більша, ніж у воді (n= 1,33).

Чим більше відрізняються оптичні густоти двох середовищ, тим більше заломлюється світло на межі їх розділу. Чим більше змінюється швидкість світла на межі поділу двох середовищ, тим сильніше воно заломлюється.

Наслідком заломлення світла в атмосфері Землі є той факт, що ми бачимо Сонце і зорі трохи вище їх реального стану.

 Заломленням світла можна пояснити виникнення міражів, веселки; явище за­ломлення світла є основою принципу роботи численних оптичних пристроїв: мікроскопа, телескопа, фотоапарата.

V. ЗАКРІПЛЕННЯ ЗНАНЬ УЧНІВ 7-8 хв