Szaporítása, a reflexió és fénytörés
Osztott szintű problémák és kihívások
11. évfolyam.
Részletes természetesen
Fény természete - elektromágneses. Ennek egyik megnyilvánulása a véletlen sebességek az elektromágneses hullámok és a fény vákuumban.
Egy egységes közegben a fény egyenes vonalban. Ez a megállapítás az úgynevezett törvénye az egyenes vonalú terjedését a fény. Kísérleti bizonyíték erre törvény durva árnyékok által adott pontszerű fényforrások.
Geometriai vonal jelzi az irányt a fény terjedési nevezzük egy fénysugár. Az izotrop közegben, fénysugarak merőlegesek a hullám előtt.
A pontok helye közegben rezeg ugyanabban a fázisban, az úgynevezett hullám felülete, és a képpontok sokaságán, amelyhez az oszcilláció már elért egy adott pillanatban az idő, - a hullám első. Attól függően, hogy milyen típusú hullám előtt megkülönböztetni sík és gömb alakú hullámok.
A magyarázat a fény terjedési eljárást alkalmazzuk az általános elvet, a hullám elmélet a hullám előtt mozognak a térben, javasolt a holland fizikus C. Huygens. Szerint a Huygens elv, minden egyes pontja a közeg, amelyhez a gerjesztő fény jön a központja a gömb alakú másodlagos hullámok szaporító is a fénysebesség. Surface, a borítékot fronton ilyen másodlagos hullámok igazán ad a helyzet az első szaporító hullám ebben az időben.
Meg kell különböztetni a fénysugarakat, és fénysugarakat. Fénysugár - része a fény hullám, szállítására fényenergia egy adott irányba. Amikor a fénysugár leírja annak helyettesítése egy fénysugár szükséges, hogy az utolsó egybeesik a tengelye meglehetősen szűk, de mivel azonos végső szélessége (keresztmetszeti méretei sokkal nagyobb, mint a hullámhossz) fénysugár.
Különbséget divergens, konvergens és kvázi-párhuzamos fénysugarakat. Gyakran használják a kifejezéseket fénynyaláb vagy a fénysugarak, vagyis ez az összessége a fénysugarakat, amely leírja az igazi fény.
Az anyag a fény sebessége kisebb, mint vákuumban. Kapcsolat a sebessége a fény sebessége vákuumban a közegben az úgynevezett abszolút törésmutatója a közeg:
ahol C - a fénysebesség vákuumban, v - a fény sebessége egy adott közegben. Az abszolút törésmutatója valamennyi anyag nagyobb, mint egy.
A fény terjedése a környezetben, a felszívódás és szétszórt, és a felület - visszavert és megtört.
A törvény a fény visszaverése: beeső fénysugár, a visszavert fénysugár, és a merőleges felület két média, vosstavlenny ponton beesési, egy síkban vannak; g visszaverődési szög egyenlő a beesési szög a (ábra. 1). Ez a törvény egybeesik a reflexió törvény hullámok bármilyen jellegű és nyerhetők következtében Huygens elv.
fénytörés jog: a beeső fény megtört fénysugár és a normális, hogy a felület két média, vosstavlenny ponton beesési, egy síkban vannak; az arány a szinusz a beesési szög a sine a szög pre-
törésmutató egy adott frekvenciájú fény egy állandó, az úgynevezett relatív refrakciós index a második közeg alapján az első:
Kísérletileg meghatározott törvény fénytörés magyarázata alapján Huygens elv. Szerint fénytörés hullám reprezentációk következménye változásának terjedési sebessége, amikor mozog az egyik környezetből a másikba, és a fizikai értelmében a relatív törésmutatójú - az arány a terjedési sebesség a hullámok az első közeg V1 való terjedési sebessége a második közeg
A közeggel működő abszolút törésmutatóval n1 és n2 relatív refrakciós index a második közeg alapján az első az aránya abszolút törésmutatója hogy a második közeget az abszolút törésmutatója az első közeg:
A környezet, amely egy nagyobb törésmutató, az úgynevezett optikailag sűrűbb, a fény sebessége a kevésbé. Ha a fény áthalad egy optikailag sűrűbb közeg, hogy egy optikailag kevésbé sűrű, majd néhány beesési szög, a fénytörés szög 0 egyenlőnek kell lennie a p / 2. Az intenzitás a megtört fénysugár ebben az esetben válik nullával egyenlő. Beeső fényt a határ két média, teljesen visszaverődik.
A 0. A beesési szög, amelynél teljes belső visszaverődés következik be gerenda, az úgynevezett korlátozó szöge teljes belső visszaverődés. Minden beesési szögek egyenlő vagy nagyobb a 0. összesen fényvisszaverődés bekövetkezik.
Az érték a korlátozó szög aránya Ha n2 = 1 (vákuum), majd
Példák problémák megoldása
Probléma 1. A fénysugár esemény a kvarcüveg lemezt úgy, hogy a szög a megtört és visszavert fénynyalábok 2 o / 3. Határozzuk meg a beesési szög.
2 p / (3. 2), mivel a mérlegelés joga
Mivel a szög a megtört és visszavert fénysugarak tehát az a törvény az elmélkedés
N1 OA + P P P AOB + BON = p U a + 2 p / 3 + b = p.
ahonnan megkapjuk a kapcsolat a beesési szög és a törésszögét b. b = p / 3 - a. A törvény szerint a fénytörés ,. Aztán Tekintettel arra, hogy mi
Behelyettesítve számértékek, megkapjuk:
Probléma 2 búvár eléri a vízszintes alsó tározó mélysége 16 m. Határozzuk meg, hogy milyen messzire lehet tisztán látni az alsó része a fényvisszaverő felület a víz. Magasság 1,8 m búvár.
Diver látja a megvilágított alján, amikor a fénysugarak érkező e tételeket teljesen visszaverődik a víz felszínén, és esik a szemnek. Ez akkor lehetséges, ha a beesési szög meghaladja a szög a teljes belső visszaverődés. Azt találjuk, ez a szög (ábra. 3) a következő összefüggésből sin a 0 = 1 / n.
AC a távolság a búvár a legközelebbi neki azt kifogásolja, hogy meglátja jól tükrözi a víz felszínén: AC = AD + DC = l = BE + DC. BOE háromszögek és DOC rendre a következők voltak:
BE = EO tg a = (H - h) tg egy;
DC = OD tg a = H tg egy;
L = (H - h) tg + H tg a = (2H - h) tg a.
Tekintettel arra, hogy mi van:
Behelyettesítve számértékek, megkapjuk
Így azok a részei a búvár látja vízszintes alsó tározó, amelyek eltávolítják azt a távolság 34,4 m és a további [egy tökéletesen sima felületet a tározó. - Ed].
első szint
1. Mik a jelenlegi véleményét az a fény?
2. Határozza meg a koncepció egy fénysugár. Bizonyos esetekben a fénysugarak egyenes?
3. Mi a törvény az egyenes vonalú fényterjedés? Adjon példákat, amelyekben a törvény megnyilvánul.
4. Milyen mérési módszerei a fénysebesség? Milyen nehézségek mérésére a fény sebessége?
5. Mi a fény sebessége vákuumban?
6. állítja elve Huygens?
7. Az úgynevezett fény visszaverése?
8. Milyen szöget nevezzük a beesési szög? A visszaverődés szöge a gerenda?
9. Fogalmazza meg a törvény a fény visszaverése.
10. Beam séta vízmélység, szöget zár 50 ° a normális, hogy a határ a víz levegővel ebben a szakaszban. Határozzuk meg a beesési szög a beeső fény és rajzolni.
11. Mi különbözteti meg a tükrös visszaverődés fény diffúz?
12. Mi történik a fénysugár, mert esik a határ két átlátszó média?
13. Miért van az ablaküveg távolságból sötétnek nézve tiszta időben az utcán?
14. Miért a fénytörés? Adja meg a fénytörési törvény.
15. Mi az a tulajdonsága, reverzibilitásának fénysugarak?
16. Bizonyítsuk reverzibilitásának fénysugarak esetében a fényvisszaverődés.
17. Magyarázza meg, miért bot, amelynek végén csökkentette a vízbe, úgy tűnik, a szaggatott vonal. Milyen irányba irányul törje?
18. Lesz megtörik nyaláb beesési merőleges a felületre a két média?
19. Ha elmész egy csónak a csendes a tó felszínén, és nézni az alján, úgy tűnik, hogy a legmélyebb helyen minden alkalommal csak a hajó alatti. Miért?
20. Mi a fizikai értelmében a relatív törésmutatójú?
21. Mi a fizikai jelentését az abszolút törésmutató?
22. Mivel a hullámhossz megváltozik az átmenetet a fény egyik közegből a másikba?
23. Amint azt a relatív törésmutatója korrelált az abszolút törésmutatója?
24. Van-e lehetőség arra, hogy két üveglap így a kötés helye vált láthatatlanná? Hogyan törésmutatójú kell a ragasztó?
25. A minősített környezet optikai sűrűség? Hogyan működik a fény sebessége a közegben nőtt optikai sűrűsége?
26. Draw során a nyaláb az átlátszó síkkal párhuzamos lemez.
27. Építőanyag mozog a fény egy háromszög alakú prizma, hogy a fénysugár annyira deformálódik, hogy az alap. Mi legyen ugyanazon a relatív törésmutatójú prizma anyaga?
28. Mi az a jelenség, a teljes belső visszaverődés fény? Milyen feltételek mellett lehetséges ez?
29. Milyen szöget nevezzük a korlátozó szög teljes visszaverődés? Bármilyen képlet lehet számítani ez?
30. Lehet-e jelenség teljes belső visszaverődés az átmenet a fénysugár a vizet a pohárba?
31. Adjon példát a használatára a teljes belső fény visszaverése.
második szakasz
32. Határozza meg a fény bejutását a nap a földre, amikor a köztük lévő távolság egyenlő 150 • június 10 km?
33. Hogyan kell elhelyezni a sík tükör függőleges gerenda lett visszavert vízszintesen?
34. A magassága a nap horizont felett 40 °. Hogy milyen szöget zár be a horizontot kell helyezni egy tükröt, hogy megvilágítsa az aljára napfény függőleges is?
35. Mi legyen a minimális mérete egy homorú tükör, hogy felállt előtte, egyre h ember teljesen egyedül találta magát?
36. A terjedési sebessége a fény egy első átlátszó közegben 225 • 10 6 m / s, és a második - 200 • 10 6 m / s. A fénysugár beeső a felületen a média szögben 30 °, és benyúlik a második közeg. Határozzuk meg a szög fénytörés a fény.
37. A fénysugár beeső levegőből a folyadék felszínén szögben 40 °. Ebben az esetben a fénytörési szög 24 °. Határozzuk meg a beesési szög, amelyen a gerenda fénytörés szög 15 °.
38. A fénynyaláb áthaladjon a levegő üveg. Határozzuk meg az üveg törésmutatója, ha a beesési szög 45 °, és az a szög a fénytörési a 28 °.
39. Határozza meg a sebessége a fény terjedési belsejében a jég, ha a beesési szög jégre, egyenlő 61 °, a refraktív szög 42 °.
40. A búvár víz alatt, úgy tűnik, hogy a nap a magassága 60 ° a horizont felett. Határozza meg a tényleges magassága a Nap a horizont felett.
41. A fénysugár beeső az üvegről a felszínre szögben 25 °. Határozzuk meg a törési szöge.
42. milyen szögben a gerenda elhajlik az eredeti irányba, ha esik a levegőben a felszínen a glicerint 45 °?
43. Az abszolút törésmutatója az olaj egyenlő 1,6, és a víz - 1,33. Határozza meg a törésmutatója az olaj a vízhez képest.
44. egy üveglapra a törésmutatója 1,5 esik a levegőből fénysugár. Mi a beesési szög, ha a szög a visszavert és a megtört sugarak 90 °?
45. Határozza meg a fénysebesség a gyémánt, tudván, hogy az abszolút törésmutatója gyémánt 2.42.
46. Milyen irányban úszó nyrnuvshy a vízbe, látta, hogy a lenyugvó nap?
47. Az, hogy a fénysugár jön ki a szén-diszulfid levegőben, ha a beesési szög 30 °? A törésmutatója szén-diszulfid, N = 1,63.
48. A terjedési sebessége a fény egy folyadék 240 • 103 km / s. Határozzuk meg a küszöbértéket szöge teljes belső visszaverődés, hogy a felület a folyadék levegővel.
49. Számítsuk ki a küszöb szög teljes visszaverődés az ablak határos a levegőben, ha a törésmutató üveg 1.5.
50. Keresse meg a határszög teljes belső visszaverődés a gyémánt felület vízzel.
51. A határszög a teljes belső visszaverődés a folyékony nitrogén és a gyémánt 30 °. Határozzuk meg a nitrogén abszolút törésmutatója Diamond, ha a törésmutató 2.42.
52. A prizma refraktív szöge 30 °, egyik oldalán ezüstözött. Beam incidens a másik arcát egy 45 ° -os szögben, és a fénytörés és visszaverődés a ezüstözött határán jött vissza ugyanazon az úton. Határozza meg a törésmutatója a prizma anyag.
harmadik szint
53. Határozza meg a törésmutatója a második közeg alapján az első, ha az arány a terjedési idő idején az első fény halad a második anyag 1.2. A réteg vastagsága az első anyag 0,84 m, és a második - 0,5 m.
54. A fénynyaláb áthaladjon a közegből, a törésmutatója, amely egyenlő a levegő. Határozzuk meg a beesési szög, ha a törési szöge kétszerese a beesési szög.
55. A látszólagos csökkenése a mélysége a tó egy személy látszó alján, ha a szög között a rálátás, és a szokásos, hogy a felszínen a víz 45 °?
56. A mélysége a tározó egyenlő 2 m. Alján a kő. A mélységet, ahol azt látjuk, ha megnézzük a kő tetején a függőleges?
57. A fénysugár beeső sík határ két média, amelyek relatív n törésmutató, részben visszaverődik, részben megtört. Hogy milyen beesési szög a visszavert fénysugár merőleges legyen a megtört fénysugár?
58. egymásra merőleges fénysugarak megy ki a levegőt a folyadék (ábra. 4). Az egyik nyaláb törésszögét 30 °, és a másik - 45 °. Keresse meg a törésmutatója a folyadékot.
59. A fénysugár beeső levegőből vízszintes üveglapra, és megtörik abban szögben b. A tetején a lemez öntjük átlátszó folyadék réteg. Most mi a szög fénytörés a pohárban?
60. milyen mélységben a búvár le, ha ennek eredményeként a tükröződés a víz felszínén, látja jó dolog, hogy az alján a tározó a parttól 15 m és azon túl? A növekedés a búvár nem veszik figyelembe.
61. A fénysugár esik egységes átlátszó gömb és behatol. Átadás A gömb belsejében, elérte a felületet a labda-levegő határfelületen. Lehet-e egy teljes belső visszaverődés ezen a ponton?
62. A alján a tó mélysége 5 m egy pontszerű fényforrás. A felszínen egy tó úszó tutajozás úgy, hogy a központ felett található a fényforrás. Mi legyen az átmérője a húst, hogy a fénysugarak nem jön ki a vízből a levegőbe?
63. Belül az üveggolyó r sugarú = 0,1 m és balra annak központja közelében, a felület egy pontszerű fényforrás ok (ábra. 5). Milyen messze jobb az a gömb középpontján sugara a fénysugár megjelent a labda lesz egyenlő r? A törésmutatója az üveg 2.
64. A fénysugár beeső sík párhuzamos tányér vastagsága 3 cm alatt 45 ° -os szögben. Határozza meg, hogy mennyi a fény tolódik eredményeként áthaladását a lemez.
65. A fénysugár esik a sík üveglapot egy 60 ° -os szög. Mi a lemez vastagsága, ha a kimenet a nyaláb ez eltolódott 20 mm?
66. A fénysugár merőlegesen beeső a oldallapja üveg prizma, kilép a prizma tér által szögben 25 ° irányából a beeső nyaláb. A törésmutatója az üveg 1.5. Határozzuk meg a törési szöge a prizma.
negyedik szint
67. A halom behajtjuk a alsó tározó merőleges a vízszintes síkban H és mélysége a fele nyúlik a víz felszíne fölé. Bolyhos megvilágított pontszerű fényforrás. A végpont árnyékok a felszínen visszavert és a megtört sugarak kölcsönösen merőlegesek. Határozza meg a hosszát az árnyék alján a tó.
68. Az üveg egy gömb alakú üreg a 3 cm sugarú vízzel töltött. Az üreg párhuzamosan csökken fénysugarakat. Határozza meg a sugara a fénysugár, amely behatol az üreg.
69. A hajó egy lapos fenekű tükör vizet öntött réteg magassága H. A személy képét látja az arcát, kapunk, ha a fény visszaverődik a felületről, és a reflexió fény alulról tükör. Határozzuk meg a távolságot ezeket a képeket.
70. A hajó két nem elegyedő folyadék öntöttünk törésmutatóval 1.3 (top; vastagsága 3 cm), és 1,5 (rétegvastagság 5 cm). A mi távolság a felülete a felső folyadék tűnik elhelyezve az edény aljára, felülről nézve?
71. Az alany a parttól 15 cm-re a síkkal párhuzamos üveglapot, amelyen keresztül a helység normális rálátás hozzá. Határozza meg a távolság a legközelebbi kép objektumot a megfigyelő néz, amikor a lemez vastagsága 4,5 cm, és az üveg törésmutatója 1,5.
72. A fénysugár esik az oldalán háromszög alakú prizma szöge 25 °. Határozzuk meg a bezárt szög a beeső és a megtört sugarak, ha a törési szöge a prizma 40 °, a törésmutatója az üveg és a 1.5.