Заломлення світла (компетентнісні завдання за ГР)

Тема: Закони заломлення світла. Повне відбивання

Завдання 1. Підводний фотограф

ГР2, ГР3 | Розуміння заломлення, аналіз ситуації

Хлопець, знаходячись на човні, бачить корали на глибині 2 метри та фотографує їх. Сонячні проміні падають на воду під кутом 40° до нормалі. Відомо, що показник заломлення води n = 1,33. Хлопець каже: “Корали зараз точно піді мною, на відстані 2 метри!”.

Завдання:

1. Поясни, чому корали здаються ближче/далі, ніж є насправді.
2. Обчисли кут заломлення при переході світла з води у повітря.
3. *Обчисли на якій глибині насправді знаходяться корали.
4. Зроби висновок: чи може фотограф помилитися у визначенні реальної відстані до коралів?

Завдання 2. Світлодіодна вивіска магазину

ГР2 | Закони заломлення світла + побутова ситуація

На фасаді магазину встановили LED-вивіску під прозорим захисним склом (n = 1,5). Працівники помітили, що вивіска здається відвідувачам “зміщеною”.

Завдання:

1. Пояснити, чому зображення здається зміщеним.
2. Скласти коротку рекомендацію для працівників магазину: як розташувати вивіску, щоб зміщення було мінімальним?
3. Для кута падіння 30° знайди кут заломлення.

Завдання 3. Дорожня калюжа-дзеркало

ГР1, ГР2 | Відбивання

Після дощу на асфальті залишилася тонка калюжа. Учні помічають, що під певним кутом вона починає поводитися як дзеркало.

Завдання:

1. Поясни, чому люди різного зросту, бачить відбиття хмар з різних місць.
2. Чи можливо явище повного внутрішнє відбивання на межі: повітря-вода?

Завдання 4. Оптоволокно у твоєму будинку

ГР1, ГР3 | Технології + фізика

Твій інтернет працює через оптоволоконний кабель. Усередині нього пучки світла “бігають” майже без втрат енергії.

Завдання:

1. Чому світло не “втікає” через стінки кабелю?
2. Яку роль відіграє кут повного відбивання?
3. Змоделюй ситуацію: що буде, якщо оболонка кабелю буде пошкоджена й зміниться кут проходження світла?

Завдання 5. Пірнання з маскою

ГР2 | Показники заломлення + реальна ситуація

Людина дивиться на мушлю під водою. Мушля здається ближчою, ніж є.
Показники заломлення:
• вода — 1,33
• скло маски — 1,5
• повітря — 1,0

Твоє завдання:

1. Оціни, чи змінює скло маски кут заломлення (водa → скло → повітря).
2. Поясни простими словами, чому предмети під водою “наближаються” до очей.

Завдання 6. Маяк на узбережжі

ГР2 | Аналіз природних явищ

Промінь маяка виходить з вежі в туманне повітря. Спостерігач помічає, що при певному куті промені відбиваються всередині шарів туману, утворюючи “світлову стіну”.

Завдання:

1. Поясни, чи можливе повне внутрішнє відбивання в тумані.
2. Чи залежить це від вологості й густини туману?
3. Знайди кут повного внутрішнього відбивання на межі: вода-повітря.
4. Зроби висновок: як змінюється шлях променя у неоднорідному середовищі?

7. Чому телефон у воді виглядає дивно?

ГР1, ГР2 — застосування законів заломлення в побуті

Ви випадково впустили телефон у воду. Коли Ви в паніці діставали телефон, то помітили, що коли телефон був у воді здалося що кнопка “гучність” розташована не там, де вона є насправді, а корпус виглядав ширшим.

Завдання:

1. Поясни, чому змінюється видима форма предмета у воді.
2. Напиши короткий висновок: чому очі «обманюються» і як це пов’язано з показником заломлення?

8. Таємниця акваріума

ГР1, ГР2 — критичний кут, повне відбивання

У Вас вдома стоїть акваріум. Ви помітили, що якщо дивитися на рибку під деяким кутом, вона «зникає», хоча насправді просто відпливає вниз. Під певним кутом видно відбиття лампи в акваріумі, ніби у дзеркалі.

Завдання:

1. Поясніть, чому можна побачити дзеркальне відбиття всередині акваріума.
2. З’ясуйте, чи може в акваріумі відбуватися повне внутрішнє відбивання, і за яких умов.
3. Для води (n = 1,33) знайди критичний кут (напишіть числове значення кута та поясніть, чи легко його досягти у домашніх умовах).

9. Пошук скарбу під водою

ГР2 — застосування другого закону заломлення світла

Ви відпочиваєте біля озера і бачите на дні блискучу монетку. З берега вона здається ближчою та трохи зміщеною убік. Ви хочитн точно визначити, де вона насправді знаходиться.

Відомо, що: кут падіння променя у воду становить 35°, показник заломлення води n = 1,33, повітря n = 1,00.

Завдання:

1. Складіть схему ходу променя (повітря → вода).
2. Використайте другий закон заломлення світла та обчисли кут заломлення β у воді.
3. Поясни, чому монетка візуально здається ближчою і зміщеною.
4. Зроби короткий висновок: чому важливо враховувати заломлення, коли ми дивимося у воду?