въпроси на две нива и предизвикателства
11-ти клас.
Разширено курс
Природата на светлината - електромагнитен. Една проява на това е съвпадение на скорости на електромагнитни вълни и светлината във вакуум.
В единна среда светлина пътува в прави линии. Това твърдение се нарича законът на праволинейно разпространение на светлината. Експериментално доказателство на този закон са тежки сенки, дадени от източници на насочена светлина.
Геометрична линия показва посоката на разпространение на светлината се нарича светлинен лъч. В изотропна среда, светлинните лъчи са перпендикулярни на фронта на вълната.
Мястото на точки среда вибрира в една и съща фаза, наречена повърхността на вълната, и множество пиксели, към който трептенията достигне даден момент от време, - предната вълна. В зависимост от вида на вълната пред разграничи равнинни и сферични вълни.
За обяснение на процеса на разпространение на светлината се използва общия принцип на теорията на вълната на вълна пред движи през пространството, предложен от холандски физик С Хюйгенс. Съответствие с принципа на Хюйгенс, всяка точка на средата, на които светлината на възбуждане идва е в центъра на сферичните вторични вълни, разпространяващи се със скоростта на светлината. Surface, фронтовете на обвивката на тези вторични вълни наистина дава позицията на фронта на вълната на посадъчния в този момент.
Необходимо е да се прави разлика между светлинните лъчи и лъчи. Светлинния лъч - е част от светлината вълна, транспортиране на светлинна енергия в дадена посока. Когато светлинния лъч описва заместването му с светлинен лъч необходимо да последното минаваща през оста на доста тесен, но като в същото крайния ширината (напречни размери по-големи от дължината на вълната на) светлинния лъч.
Разграничаване дивергентна, конвергентна и квази-успоредни светлинни лъчи. Често се използват термините светлина светлини или светлинни лъчи, което означава от тази съвкупност от светлинни лъчи, като описва реалната греда.
По същество на скоростта на светлината е по-малко от под вакуум. Връзка с неговата скорост от скоростта на светлината във вакуум в среда нарича абсолютен коефициент на пречупване на средата:
където с - скоростта на светлината във вакуум, V - скоростта на светлината в дадена среда. абсолютни отражателните характеристики на всички вещества е по-голямо от единица.
В разпространение на светлината в околната среда, той се абсорбира и разпръснати и в интерфейса - отразява и пречупена.
Законът на отражение на светлината: инцидент лъч, отразения лъч и перпендикуляра към интерфейса на две среди, vosstavlenny в точката на падане, са в една равнина; г ъгъл на отражение равен на ъгъла на падане а (фиг. 1). Този закон съвпада с закона за размисъл за вълни от всякакъв характер и може да бъде получена в следствие на принципа на Хюйгенс.
пречупване закон: падащ лъч пречупен лъч и нормалата към интерфейса на двете медии, vosstavlenny в точката на падане, лежат в една равнина на; съотношението на синуса на ъгъла на падане на синуса на ъгъла пре-
индекс на пречупване за дадена честота на светлината е постоянна, се нарича относителна пречупване на втората среда въз основа на първата:
Експериментално установено право на пречупване на светлината се обяснява въз основа на принципа на Хюйгенс. Според пречупване вълна представяния е следствие от промяната на скоростта на размножаване, когато се движат от една среда в друга, и физическото смисъла на индекса на относителната пречупване - съотношението на скоростта на разпространението на вълните в първата среда v1 за тяхното размножаване скорост във втората среда
За среди с абсолютни коефициенти на пречупване N1 и N2 относителна рефракционния индекс на втората среда въз основа на първата е съотношението на абсолютната рефракционния индекс на втората среда на абсолютен индексът на пречупване на първата среда:
Средата, която има по-висок индекс на рефракция, наречен оптично плътна, скоростта на светлината в по-малко. Ако светлината преминава от оптично плътна среда на оптически по-малка плътност, след това при някои ъгъл на падане, на пречупване ъгъл 0 трябва да бъде равно на р / 2. Интензивността на пречупен лъч в този случай става равна на нула. Лек инцидент на границата между две среди, е напълно отразена от него.
А 0. Ъгълът на падане, при която настъпва пълно вътрешно отражение греда, наречена ограничаване ъгъла на пълно вътрешно отражение. За всички ъгли на падане, равни или по-големи 0. общо отражението на светлината на случи.
Стойността за ограничаване ъгъла на е съотношението Ако n2 = 1 (вакуум), тогава
Примери за решаване на проблеми
Задача 1. светлина инцидент лъч на кварцово стъкло плоча, така че ъгълът между пречупени и отразени греди е 2 р / 3. Определяне на ъгъла на падане.
2 р / 3 (фиг. 2), дава право на отражение
Тъй като ъгълът между пречупени и отразения сноп е след това подлежи на правото на размисъл
N1 ОА + P P P АОВ + BON = р U а + 2 р / 3 + б = р.
, от които получаваме отношението между ъгъла на инцидент и ъгъл на пречупване б. б = р / 3 - а. Според закона за пречупване ,. След това се има предвид, че имаме
Заместването на числени стойности, получаваме:
Задача 2. водолаз отива на хоризонталната дъното на дълбочина резервоар от 16 м. Определя до каква степен той може ясно да се види в долната част на отразяващата повърхност на водата. Височина 1.8 m водолаз.
Diver вижда осветен обект на дъното, когато светлинните лъчи, идващи от тези елементи са напълно отразена от повърхността на водата и да падне в окото. Това е възможно, ако ъгълът на падане надвишава граница ъгъл на пълно вътрешно отражение. Намираме този ъгъл (фиг. 3) от връзка греха 0 = 1 / п.
AC е разстоянието от водолаза към най-близкия до него предметите, които вижда отразена и на повърхността на водата: AC = AD + DC = л = BE + DC. BOE на триъгълници и DOC съответно са:
BE = EO TG а = (Н - з) TG А;
DC = OD TG А = Н Tg на;
L = (Н - з) TG а + Н TG а = (2Н - з) TG а.
Като се има предвид, че ние имаме:
Заместването на числени стойности, получаваме
По този начин, тези части на водолаза вижда хоризонтално дъно на резервоара, които се отделят от него на разстояние от 34.4 m и още [за абсолютно гладка повърхност на резервоара. - Ед].
първо ниво
1. Какви са настоящите възгледи за естеството на светлината?
2. Определяне на концепцията за светлинен лъч. В някои случаи, светлинните лъчи са прави?
3. Какво е законът на праволинейното разпространение на светлината? Дайте примери, в които се проявява закона.
4. Какви са методите за измерване на скоростта на светлината? Какви трудности с които се измерва скоростта на светлината?
5. Каква е скоростта на светлината във вакуум?
6. утвърждава принципа на Хюйгенс?
7. Какво се нарича отразяване на светлината?
8. Какво ъгъл се нарича ъгълът на падане? ъгълът на отражение на лъча?
9. Формулиране закона на отражение на светлината.
10. Beam ходене в дълбочина на водата, образува ъгъл от 50 ° с нормалната до границата на вода с въздух в този раздел. Определяне на ъгъла на падане на падащата светлина, така и тегленето.
11. Това, което отличава огледално отражение на светлината от дифузно?
12. Какво се случва с лъча светлина, тъй като попада на границата между две прозрачни медии?
13. Защо е стъклото на прозорец от разстояние се появи тъмно, когато се гледа в ясен ден от улицата?
14. Защо е пречупване на светлината? Посочете закона на пречупване.
15. Каква е собственост на обратимост на светлинните лъчи?
16. докаже обратимостта на светлинните лъчи в случай на отражението на светлина.
17. Обяснете защо пръчка, чийто край се спуска във водата, изглежда, начупена линия. В каква посока е насочен капризи?
18. Ще има ли се пречупва лъч инцидент перпендикулярно на повърхността между двете медии?
19. Ако отидете на лодка в спокойна повърхност на езерото и да гледате дъното си, изглежда, че най-дълбокото място през цялото време е малко под лодката. Защо?
20. Какъв е физичния смисъл на индекса на относителната пречупване?
21. Какъв е физичния смисъл на абсолютна индекса на пречупване?
22. Тъй като дължината на вълната се променя при преминаване на светлина от една среда в друга?
23. Тъй като индексът на пречупване относителна корелира с абсолютен индекса на пречупване?
24. Възможно ли е да се присъединят към две парчета от стъкло, така че мястото на свързване е станал невидим? Как индекс на пречупване трябва да има лепило?
25. Като класифицирана среда чрез оптична плътност? Как работи със скоростта на светлината в среда с увеличаване на нейната оптична плътност?
26. равен хода на лъча през прозрачната равнина паралелна плоча.
27. Изграждане премести лъча в триъгълна призма така, че гредата който деформираната си база. Каква трябва да бъде в едно и също относително индексът на пречупване на призма материал?
28. Какво е явлението пълно вътрешно отражение на светлината? При какви условия е възможно е това?
29. Какво ъгъл се нарича ограничаване ъгъла на пълно вътрешно отражение? Поради някаква формула, можете да го изчисли?
30. Може да има един феномен на пълно вътрешно отражение при прехода на светлинния лъч от водата в чашата?
31. Дайте примери за използване на пълно вътрешно отражение на светлината.
втори етап
32. Определяне на преминаването на светлината от слънцето до земята, когато разстоянието между тях е равно на 150 • юни 10 km?
33. Как трябва да се позиционира огледалото за самолет за вертикален лъч стана отразява хоризонтално?
34. Височината на слънцето над хоризонта е 40 °. В кой ъгъл спрямо хоризонта трябва да се постави огледало за осветяване на дъното на слънчева светлина вертикална добре?
35. Какво трябва да бъде минималният размер на плоско огледало, което се изправи пред него, увеличаване на час човек се озовава напълно?
36. Скоростта на разпространение на светлината в първи прозрачен среда 225 • 10 6 м / сек, а втората - 200 • 10 6 м / сек. Светлинният лъч попада върху интерфейса на медиите под ъгъл от 30 ° и се простира във втората среда. Определяне на ъгъла на пречупване на светлинния лъч.
37. светлинния лъч е инцидент от въздуха на повърхността на течността под ъгъл от 40 °. В този случай ъгълът на пречупване е 24 °. Определяне на ъгъла на падане при което ъгълът на пречупване лъч е 15 °.
38. светлинен лъч преминава от въздух за стъкло. Определя индекса на пречупване стъкло, ако ъгълът на падане е 45 °, а ъгълът на пречупване на 28 °.
39. Определяне на скоростта на светлината размножаване в леда, ако ъгълът на падане върху лед, равен на 61 °, ъгълът на пречупване е 42 °.
40. Водолазът под водата, изглежда, че слънцето е на височина от 60 ° над хоризонта. Определете действителната височина на Слънцето над хоризонта.
41. светлина, падаща Лъч от стъклото към повърхността под ъгъл от 25 °. Определяне на ъгъла на пречупване.
42. По какъв ъгъл на лъча се отклонява от първоначалната си посока, ако тя попада във въздуха на повърхността на глицерола при 45 °?
43. абсолютен индексът на пречупване на масло е равно на 1,6, и вода - 1.33. Определяне на пречупване на масло по отношение на водата.
44. На стъклена плоча с индекс на отражение 1.5 падане от въздушния лъча светлина. Какво е ъгълът на падане, ако ъгълът между отразените и пречупени лъчи на 90 °?
45. Определяне на скоростта на светлината във диаманта, знаейки, че абсолютната пречупване на диамант е 2.42.
46. В каква посока плувец nyrnuvshy във водата, видя залязващото слънце?
47. Дали светлинния лъч излиза от въглероден дисулфид във въздуха, ако ъгълът на падане е 30 °? Индексът на пречупване на въглероден дисулфид, п = 1,63.
48. Скоростта на разпространение на светлината в течна е 240 • 103 km / сек. Определя праг ъгъл на пълно вътрешно отражение към интерфейса на течността с въздух.
49. Изчислете праговата ъгъл на пълно вътрешно отражение на съответния прозорец, граничеща с въздуха, ако коефициента на пречупване на стъклото е 1.5.
50. Виж граничната ъгъл на пълно вътрешно отражение за интерфейса на диамант с вода.
51. граница ъгъл на пълно вътрешно отражение в течен азот и диамантът е 30 °. Определя азот абсолютен рефракционния индекс на диамант ако индексът на пречупване е 2.42.
52. В призма с рефракция ъгъл от 30 ° една повърхност сребърна. Beam инцидент от другата страна под ъгъл от 45 °, а на пречупване и отражение на посребрени прага се върна по същия път. Определяне на коефициента на пречупване на призма материал.
трето ниво
53. Определяне на пречупване на втората среда въз основа на първата, ако съотношението на времето за размножаване по време на първата светлина преминава второто вещество е 1.2. Дебелината на слоя на първата съставка е 0.84 m, а вторият - 0,5 м.
54. светлинен лъч преминава от средата, индексът на пречупване на която е равна на въздуха. Определяне на ъгъла на падане, ако ъгълът на пречупване два ъгъла на падане.
55. очевидната намаляване на дълбочината на езерото за човек търси в долната част, ако ъгълът между линията на очите и нормално на повърхността на водата е 45 градуса?
56. Дълбочината на резервоара е равно на 2 м. В долната част на камъка е. Дълбочината, на която ние го видите, ако се вгледаме в камъка на върха на вертикалата?
57. светлина, падаща Лъч на границата планарна между две среди, чийто относителен индекс на пречупване п е частично отразено, частично пречупена. По какъв ъгъл на падане на отразения лъч е перпендикулярна на пречупен лъч?
58. взаимно перпендикулярни светлинните лъчи излизат от въздух в течността (фиг. 4). Един лъч ъгъл на пречупване на 30 °, а другите - 45 °. Намерете коефициента на пречупване на течността.
59. светлинния лъч е инцидент от въздуха върху хоризонтална стъклена плоча и се пречупва в нея под ъгъл б. На върха на плаката се излива в прозрачна течност слой. Сега това, което е на ъгъла на пречупване на светлината в стъкло?
60. На каква дълбочина един водолаз надолу, ако в резултат на отражение от повърхността на водата, той вижда добри неща, които са на дъното на резервоара на разстояние от 15 м, а след това? Растежът на водолаза не се взема под внимание.
61. лъч светлина попада върху единна прозрачна сфера и прониква. Минавайки вътре в областта, тя достига до повърхността на интерфейса на топка-въздух. Може ли да има пълно вътрешно отражение в този момент?
62. В долната част на дълбочината езерце на 5 m е точков източник светлина. На повърхността на езерото плаващи дървени салове, така че центъра му се намира над източника на светлина. Каква трябва да бъде диаметъра на плътта, че лъчите на светлината не идват от водата във въздуха?
63. Вътре в стъкло топката с радиус R = 0,1 м и се оставя на центъра близо до повърхността е източник на светлина точка е (фиг. 5). Как най-вдясно на центъра на радиуса сфера на светлинния лъч освободен от топката ще бъде равен на R? Индексът на пречупване е стъкло 2.
64. светлина, падаща светлина А в равнина паралелна плоча с дебелина 3 см под ъгъл от 45 °. Определя колко лъча ще се измести в резултат на преминаване на табелата.
65. лъча светлина попада върху равнина стъкло плоча под ъгъл от 60 °. Каква е дебелината на плочата, ако изходът на лъча го измести към 20 mm?
66. светлина, падаща Лъч перпендикулярно на страничната повърхност на стъклена призма, излиза призмата отклонява под ъгъл от 25 ° спрямо посоката на падащата светлина. Индексът на стъклото на пречупване е 1.5. Определяне на пречупване ъгъла на призмата.
четвърто ниво
67. купчината се задвижва в дъното на резервоара, перпендикулярна на хоризонталната равнина Н и дълбочина половин простира над повърхността на водата. Купчина осветен от точков източник светлина. В сенките крайна точка на повърхността отразява и пречупени лъчи са взаимно перпендикулярни. Определяне на дължината на сянката на дъното на езерото.
68. Стъклото има сферична кухина радиуса на 3 см, пълни с вода. На кухина падне успоредни светлинни лъчи. Определяне на радиуса на светлинния лъч, който прониква в кухината.
69. Плавателен съд с плоско дъно огледало излива вода височина слой Н. лице вижда изображение на лицето, получен, когато светлината се отразява от повърхността и отражението на светлината от долния огледалото. Определяне на разстоянието между тези образи.
70. Съдът на две несъвместими течности се излива с коефициентите на пречупване на 1.3 (горе; дебелина 3 см) и 1.5 (слой с дебелина 5 cm). В какво разстояние от повърхността на горната течност ще изглежда разположени дъното на кораба, когато се вижда от по-горе?
71. Обектът е на разстояние 15 cm от равнина паралелна стъклена плоча, чрез което му се счита под нормалната линия на погледа към него. Определяне на разстояние от най-близкия изображение обект за наблюдателя е изправена, когато дебелината на плочата е 4,5 cm, и индекса на пречупване на стъкло 1.5.
72. светлинния лъч попада от своя страна триъгълна призма ъгъл от 25 °. Определяне на ъгъла между инцидента и пречупени лъчи, ако ъгълът на пречупване призмата е 40 °, индексът на пречупване стъкло и 1.5.
Свързани статии