Отражение света. Законы отражения света

Урок № Тема: Отражение света. Законы отражения света

Цель уроки:

Познакомить учащихся с особенностями распространения света на гра­нице раздела двух сред, дать им сведения о законах, которым подчиняется это явление.

Демонстрации:

1. Отражение света.

2. Равенство углов при отражении от зеркальной поверхности.

Ход урока

Повторение. Проверка знаний

1. Что такое свет?

2. Как называется раздел физики, изучающий световые явления?

3. Что представляет собой луч света (в физическом смысле)?

4. Кем и когда был впервые сформулирован закон прямолинейного рас­пространения света?

5. Объясните, в каком случае предмет отбрасывает резкую тень, а в каком - тень и полутень?

6. Как Аристотель определил, что Земля имеет форму шара?

7. В чем состоит суть закона прямолинейного распространения света?

8. Приведите примеры: а) естественных; б) искусственных источни­ков света.

9. Как доказать, что свет в однородной среде распространяется пря­молинейно?

10. При каких условиях от предмета получается лишь полутень?

11. Что больше - размеры самолета или его полной тени, когда он летит горизонтально в полдень над экватором?

12. Что длится дольше - полное затмение Солнца или полное затме­ние Луны?

13. Как нужно держать карандаш над столом, чтобы получить резко очерченную тень, если источником света служит закрепленная у потолка лампа дневного света, имеющая форму длинной трубки?

14. Почему тень ног на земле резко очерчена, а тень головы более расплывчата? При каких условиях тень всюду будет одинаково отчетлива?

15. В солнечный день высота тени от отвесно поставленной метровой линейки равна 50 см, а от дерева - 6 м. Какова высота дерева?

16. Человек проходит в стороне от висящего на некоторой высоте фонаря. Будет ли тень от его головы двигаться с постоянной ско­ростью, если человек идет прямолинейно и равномерно?

Изучение нового материала

План изложения нового материала:

1. Явления на границе раздела двух сред.

2. Явление отражения света.

3. Законы отражения света.

Явления на границе раздела двух сред

Объяснение нового материала необходимо начать с демонстрации яв­лений, происходящих на границе раздела двух сред, например, воздух - стекло. Учитель обращает внимание учеников на то, что при падении пучка света на границу раздела двух сред пучок раздваивается: одна его часть возвращается в первую среду (и это явление называется отражением све­та), а другая - проникает во вторую среду, изменив свое направление (это явление называется преломлением света).

Каждый пучок на рис. представлен центральным лучом:

S - падающий луч;

- отраженный луч;

- преломленный луч;

- угол падения;

- угол отражения;

- угол преломления.

Явление отражения света

Далее на уроке рассматривается только отражение света. Различают диффузное и зеркальное отражение. Диффузно отражают шероховатые (матовые) поверхности, при этом отраженные лучи распространяются во все стороны более или менее равномерно (каждая точка поверхности отражает свет только в «своем» направлении). Зеркально свет отражается от полированных поверхностей (свет отражается и строго определенном направлении). Для человека важны оба вида отражения. В самом деле, трудно представить себе жизнь без зеркал. Однако представьте себе зеркальный экран в кинотеатре. Все ли зрители одинаково хорошо видят изображение на нем?

- Приведите примеры диффузного и зеркального отражений.

В иды отражений

З еркальное диффузное

Зеркальное диффузное

Законы отражения света.

На основании экспериментов можно сделать выводы:

а) луч падающий и луч отраженный лежат в одной плоскости с пер­пендикуляром, восстановленным к отражающей поверхности в точке падения;

б) угол падения равен углу отражения.

Падающий и отраженный лучи могут меняться местами. Это свойство лучей называется обратимостью световых лучей.

Если точечный объект и его изображение поменять местами, то лучевая картина отражения не изменится; изменится при этом лишь направление лучей.

Закрепление изученного материала

1. Чему равен угол падения лучей на плоское зеркало, если угол между лучом и зеркалом равен 30°?

2. Чему равен угол падения луча на плоское зеркало, если угол ме­жду падающим лучом и отраженным равен 40°?

3. На плоское зеркало падают два луча, угол между которыми 10°. Каким будет угол между отраженными лучами?

4. Луч света падает на плоское зеркало. Угол падения в 4 раза больше, чем угол между падающим лучом и зеркалом. Чему ра­вен угол отражения?

5. Солнечные лучи падают под углом 60° к горизонту. Как нужно расположить плоское зеркало, чтобы отраженные лучи осветили дно глубокого колодца? Сделайте схематический рисунок, пояс­няющий ваше решение.

Домашнее задание: §63 учебника; вопросы и задания к параграфу; упр. 30 (учебник, с. 154).

Приложение к уроку

Первые шаги в развитии геометрической оптики

В оптике, так же как и в механике, первые шаги были сделаны уже в древ­ности. Тогда были открыты два закона геометрической оптики: закон прямо­линейного распространения света и закон отражения света. К познанию этих законов древние пришли, вероятно, очень давно. Опыт повседневной жизни: наблюдение тени, перспективы, применение метода визирования при измере­нии земельных площадей и при астрономических наблюдениях - приводил древних, во-первых, к понятию луча света, а во-вторых, к понятию прямоли­нейного распространения света. Наблюдая затем явление отражения света, в частности, в металлических зеркалах, которые были хорошо известны в то время, древние пришли к пониманию закона отражения света.

Указанные два закона были описаны знаменитым греческим ученым Евк­лидом, жившим в III веке до нашей эры. С помощью этих законов Евклид объяснил целый ряд наблюдаемых явлений и, в частности, явлений отраже­ния света от плоских и даже сферических зеркал.

Исследованием отражения света плоскими и сферическими зеркалами за­нимался и другой знаменитый ученый древности-Архимед, живший также в III веке до нашей эры. Он знал свойство вогнутого сферического зеркала со­бирать световые лучи в фокусе. Об этом сообщается в сочинениях ученых древности: Архимед знал, «почему вогнутые зеркала, помещенные против солнца, зажигают подложенный трут». Архимеду даже приписывают изобре­тение специальных зажигательных устройств из вогнутых зеркал, с помощью которых он будто бы сжег вражеский флот. Это, конечно, легенда. Но то, что Архимед знал зажигательное свойство вогнутого зеркала, это факт.

В средние века оптика продолжала развиваться на Востоке, а затем и в Европе. Однако каких-либо новых существенных результатов за этот дли­тельный период в жизни человечества получено не было. Единственным важ­ным достижением за это время было изобретение в XIII веке очков. Но это изобретение существенным образом не повлияло на развитие теоретической оптики.

Следующим важным изобретением, сыгравшим очень большую роль в последующем развитии оптики, было создание зрительной трубы. Зритель­ная труба была изобретена не одним человеком. Возможно, что еще великий итальянский художник Леонардо да Винчи в самом начале XVI века пользо­вался зрительной трубой. Имеются сведения и о других ученых и изобретате­лях, которые также пришли к этому изобретению. Однако решающий шаг в изобретении зрительной трубы был сделан Галилеем.

В 1609 г. Галилей построил зрительную трубу. Свое изобретение он ис­пользовал как телескоп для наблюдения небесных тел и сделал при этом це­лый ряд важнейших открытий, которые дали ему возможность выступить в защиту учения Коперника. Однако Галилей не занимался теоретическими ис­следованиями по оптике. Он даже не разработал теорию действия изобретен­ной им зрительной трубы.

Основы теории простейших оптических инструментов разработал вели­кий немецкий астроном Иоганн Кеплер (1571-1630). Еще в 1604 г. он напи­сал работу, в которой изложил основы геометрической оптики.

Разработав теорию построения изображения в оптических приборах, Кеп­лер ввел новые понятия: «фокус» и «оптическая ось». Эти понятия применя­ются в оптике и в настоящее время.

Следующим важным шагом в развитии оптики было открытие закона пре­ломления света. Закон преломления света был установлен голландским уче­ным Снеллиусом, но он его даже не опубликовал. Этот закон был опублико­ван Декартом в 1637 г. Теперь геометрическая оптика, фундамент которой заложил Кеплер, могла развиваться дальше.