урок

УРОК 52

Заломлення
світла. Закони

заломлення

світла

Проблемні питання

Чому тіло, опущене в склянку з рідиною,

здається нам зламаним на межі повітря і рідини?

Проблемні питання

Як поводиться світло, переходячи

з одного середовища в інше?

Причини заломлення світла

Заломленням світла –

це зміна напрямку

поширення світла в разі
його проходження через

межу поділу двох

середовищ

𝛄 (гамма) – кут

заломлення (кут, утворений

заломленим променем і

перпендикуляром до межі поділу
двох середовищ, проведеним із

точки падіння променя)

Причини заломлення світла

γ

αβ

𝛂 – кут падіння

𝛃 – кут відбивання

𝑂𝑂

Закон заломлення світла на основі принципу Гюйґенса

У 1621 р. експериментально

встановив кількісний закон, що

описує заломлення світла

Віллеброрд

Снелліус (1580-1626)

𝑂
2

1

Одержимо цей закон за допомогою

принципу Гюйґенса

Хвиля від точки 𝑨 поширюється у
другому середовищі на 𝑨𝑫 = 𝒗𝟐∆𝒕

Площина𝑩𝑫 – хвильова поверхня заломленої хвилі

Закон заломлення світла на основі принципу Гюйґенса

𝑀

𝐴

𝐷

𝐶

𝐵𝑁

𝐴1

𝐴2

𝐵1

𝐵2

𝑣 1

𝑣 2

𝑴𝑵 – межа поділу двох середовищ

Напрямок поширення падаючої
хвилі вздовж променів 𝑨𝟏𝑨і 𝑩𝟏𝑩
Площина 𝑨𝑪– хвильова поверхня

падаючої хвилі

Промінь 𝑩𝟏𝑩 досягає 𝑴𝑵 із

запізненням на ∆𝒕 =

𝑪𝑩
𝒗𝟏

Напрямок поширення заломленої
хвилі вздовж променів 𝑨𝑨𝟐і 𝑩𝑩𝟐

Закон заломлення світла на основі принципу Гюйґенса



𝑀

𝐴

𝐷

𝐶

𝐵𝑁

𝐴1

𝐴2

𝐵1

𝐵2

𝑣 1

𝑣 2
γ

Розглянемо прямокутний

трикутник ∆𝑨𝑪𝑩

∠𝑪𝑨𝑩 = 𝛂

𝑪𝑩 = 𝑨𝑩 𝐬𝐢𝐧 𝛂

𝑨𝑩 =
𝒗𝟏

𝐬𝐢𝐧 𝛂 ∆𝒕 𝟏

Розглянемо прямокутний

трикутник ∆𝑨𝑫𝑩

∠𝑨𝑩𝑫 = 𝛄

𝑨𝑫 = 𝑨𝑩 𝐬𝐢𝐧 𝛄

𝑨𝑩 =
𝒗𝟐

𝐬𝐢𝐧 𝛄 ∆𝒕 𝟐

Прирівнюємо (1) і (2)

𝐬𝐢𝐧 𝛂
𝐬𝐢𝐧 𝛄 = 𝒗𝟏

𝒗𝟐

= 𝒏𝟐𝟏

2. Для двох даних середовищ

відношення синуса кута падіння 𝛂

до синуса кута заломлення 𝛄є

величиною незмінною:

Закони заломлення світла

𝑂






2

1

1. Промінь падаючий,
промінь заломлений і
перпендикуляр до межі
поділу двох середовищ,

проведений із точки

падіння променя, лежать в

одній площин

Закони заломлення світла (закони Снелліуса):

sin α
sin γ = 𝑛21

𝑛21 – відносний показник

заломлення

Що характеризує

показник заломлення?

Відносний показник заломлення

Вода

Повітря

𝑣1 = 300 000 км/с

𝑣2 = 225 500 км/с

𝑣3 = 300 000 км/с
Повітря

Відносний показник

заломлення показує, у скільки

разів швидкість поширення
світла в середовищі 1 більша

(або менша), ніж швидкість

поширення світла в

середовищі 2:

𝑛21 = 𝑣1

𝑣2

Відносний показник заломлення

Вода

Повітря

𝑣1 = 300 000 км/с

𝑣2 = 225 500 км/с

𝑣3 = 300 000 км/с
Повітря

Причина заломлення світла:

Зміна швидкості поширення світла

в разі його переходу з одного
прозорого середовища в інше

Оптична густина середовища:

Чим більшою є оптична густина

середовища, тим меншою є

швидкість поширення світла в

цьому середовищі

Відносний показник заломлення

𝑂




Вода

Повітря

𝑣 1

𝑣 2

Відносний
показник

заломлення 𝒏𝟐𝟏:

𝑛21 = 𝑣1

𝑣2

За 2-м законом

заломлення

світла:

𝑛21 = sin α

sin γ

sin α
sin γ = 𝑣1

𝑣2

Відносний показник заломлення

З більшою

оптичною густиною

𝑂




Вода

Повітря





𝑂

𝑣2 < 𝑣1
γ < α

З меншою

оптичною густиною

𝑣2 > 𝑣1
γ > α

𝑣 1

𝑣 2
𝑣 1

𝑣 2

Промінь світла переходить у середовище

Абсолютний показник заломлення

Абсолютний показник

заломлення середовища –
це фізична величина, яка

характеризує оптичну
густину середовища і

показує, у скільки разів
швидкість поширення
світла в середовищі
менша, ніж у вакуумі

𝑂





Середовище

Вакуум

𝑣

𝑐

𝑛 = 𝑐

𝑣

Абсолютний показник заломлення

𝑂





Середовище

Вакуум

𝑣

𝑐

𝑛 = 𝑐

𝑣

Речовина
𝑛

Повітря
1,003

Лід
1,31

Вода
1,33

Етиловий спирт
1,36

Бензин
1,50

Скло
1,52

Алмаз
2,42

Чи пов’язані між собою

абсолютний та відносний
показники заломлення?

Абсолютний та відносний показники заломлення

𝑛1 = 𝑐

𝑣1

𝑛2 = 𝑐

𝑣2

𝒏𝟏, 𝒏𝟐 – абсолютні показники заломлення

𝑛2
𝑛1

=

𝑐
𝑣2𝑐
𝑣1

= 𝑣1

𝑣2

= 𝑛21
𝑛21 = 𝑛2

𝑛1

𝒏𝟐𝟏– відносний показник заломлення

Розв'язування задач

1. Обчисліть

швидкість
поширення

світла в шматку

льоду.

Розв'язування задач

𝑂





2. Кут падіння

променя з повітря на
поверхню прозорого
пластику дорівнює

50°, кут заломлення –

25°. Який показник
заломлення цього
пластику відносно

повітря?

Розв'язування задач

3. Промінь світла падає під

кутом 60° з повітря на

поверхню деякого

прозорого середовища.

Заломлений промінь
змістився на 15° щодо

свого початкового
напрямку. Визначте

швидкість поширення

світла в другому

середовищі, якщо у повітрі
швидкість світла 3∙108 м/с.

𝑂




φ

𝑣 1
𝑣 2

Розв'язування задач

𝑂





4. Якщо кут падіння

світла становить 60°,

кут заломлення
дорівнює 45°.
Визначте кут

заломлення в цьому
середовищі при куті

падіння 30°.

Розв'язування задач

𝑂





5. При якому куті
падіння променя з
повітря на склокут
заломлення в два

рази менший від кута

падіння?

Запитання для фронтального опитування

1. Які явища спостерігаються, коли світло

проходить через межу поділу двох середовищ?

2. Який кут називають кутом заломлення?

3. Сформулюйте закони заломлення світла та
доведіть ці закони, користуючись принципом

Гюйґенса.

Запитання для фронтального опитування

4. У чому причина заломлення світла?

5. Яким є фізичний зміст відносного та

абсолютного показників заломлення світла?

Домашнє завдання

Опрацювати § 26,
Вправа № 26 (1, 2)