Презентация. 11 класс. Геометрическая оптика. Для дистанционного обучения

ГОУ СОШ №149 ’ Калининского р-на СПб

Учитель физики Т. Л. Касимовская

ОПТИКА-раздел физики, изучающий световые явления, выясняющий природу света, устанавливающий свойства света, закономерности его излучения, распространения и взаимодействия с веществом

ОПТИКА-раздел физики, изучающий световые явления, выясняющий природу света, устанавливающий свойства света, закономерности его излучения, распространения и взаимодействия с веществом

СВЕТОВЫЕ ЯВЛЕНИЯ

В обыденной речи слово "свет" мы используем в самых разных значениях . В физике термин "свет" имеет гораздо более определенное

значение,чем в обыденной жизни. В узком смысле свет – это электромагнитные волны, вызывающие в глазу человека зрительные ощущения, в широком смысле этого слова - это все оптические излучения.

Изучает законы распространения световой энергии в прозрачных средах на основе представлений о световом луче

Световой луч – это

• геометрическая модель физического понятия "пучок света".
• линия, вдоль которой распространяется энергия светового излучения

Луч всегда перпендикулярен к волновой поверхности.

Оптические свойства вещества характеризуются величиной, называемой абсолютным показателем преломления n

Закон прямолинейного распространения света

• Лучи света, распространяющегося

в прозрачной однородной среде, являются прямыми линиями

ЗАКОНЫ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИКИ

• При падении световых лучей на идеально плоскую границу раздела двух сред, размеры которой значительно превышают длину волны, происходят явления отражения и преломления света.
• Направление распространения света изменяется при переходе его во вторую среду, за исключением случая перпендикулярного падения лучей на границу раздела.
• Углом падения α называется угол между падающим лучом и перпендикуляром к границе раздела, восставленным в точке падения О.

• Углом отражения γ называется угол между отраженным лучом и тем же перпендикуляром.

• Углом преломления β называется угол между преломленным лучом и тем же перпендикуляром.

ЗАКОНЫ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИКИ

ЗАКОНЫ ОТРАЖЕНИЯ СВЕТА

• луч падающий, луч отраженный и перпендикуляр, восстановленный к границе раздела двух сред в точке падения лежат в одной плоскости;
• угол падения равен углу отражения

Пучок света, падающий на поверхность, отражается ею также в виде пучка. Такое отражение света называется зеркальным отражением. Зеркальное отражение возникает на очень гладких (полированных) поверхностях.

Пучок света, падающий на поверхность, отражается ею во всех направлениях. Такое отражение света называют рассеянным отражением или просто рассеянием света. 

ЗАКОНЫ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИКИ

Если же поверхность шероховата, то она

обязательно будет рассеивать свет

При попадании световых лучей на неровную,

шероховатую отражающую поверхность

(размеры неровностей превышают длину

световой волны) наблюдается диффузное

отражение. В этом случае отраженные лучи

направлены хаотично относительно друг друга.

Именно благодаря явлению диффузного

( рассеянного ) отражения мы можем различать

предмеры, которые сами не способны испускать свет.

Предмет будет абсолютно невидимым,

если рассеяние световых лучей равно нулю.

На данный момент, даже идеально отполированные зеркала рассеивают незначительную часть световых лучей.

ЗАКОНЫ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ ОПТИКИ

ЗАКОНЫ преломления СВЕТА

• луч падающий, луч преломленный и перпендикуляр, восстановленный к границе раздела двух сред в точке падения лежат в одной плоскости.
• отношение синуса угла падения к синусу угла преломления является постоянной величиной, называемой относительным показателем преломления двух сред.

ЗАКОНЫ преломления СВЕТА

V 1 – скорость света в первой среде,

V 2 – скорость света во второй среде,

n 1 - абсолютный показатель преломления первой среды

n 2 - абсолютный показатель преломления второй среды

n 12 -относительный показатель преломления второй среды относительно первой

Среда с меньшим абсолютным показателем преломления оптически менее плотной

показывает во сколько раз скорость света в вакууме с больше скорости света в веществе v

n = c/v.

Если свет проходит из оптически более плотной среды в оптически менее плотную (например, из стеклянного волокна в воздух), то угол преломления становится больше угла падения. Так как угол преломления не может быть больше чему отвечает угол падения (предельный угол полного отражения), то все лучи света, падающие на поверхность раздела сред под углами, большими a 0 , отражаются назад.

Это явление называется полным внутренним отражением .

Необходимым условием , для полного внутреннего отражения, является ход луча из оптически более плотной среды в оптически менее плотную

0.

Когда угол падения станет таким, что преломленный идет вдоль

границы раздела, доля отраженной энергии составляет почти 100%

Угол падения a 0 , соответствующий углу преломления 90 0

называют предельным углом полного отражения .

Явление полного внутреннего отражения используется в волоконной оптике, для передачи световых сигналов на большие расстояния. Использование обычного зеркального отражения , не дает желаемого результата, так как даже зеркало самого высокого качества (посеребренное) поглощает до 3% световой энергии. При передачи света на большие расстояния энергия света приближается к нулю. При входе в световод падающий луч направляется под углом заведомо больше предельного, что обеспечивает отражение луча без потерей энергии. Световоды, состоящие из отдельных волокон, достигают в диаметре человеческого волоса, при скорости передачи более быстрой, чем скорость протекания тока, что позволяет ускорить передачу информации.

Волоконные световоды с успехом применяют в медицине. Например, световод вводят в желудок или в область сердца для освещения или наблюдения тех или иных участков внутренних органов. Использование световодов позволяет исследовать внутренние органы без введения лампочки, то есть исключая возможность перегрева.