16.02.2015

Урок 23 (7 класс)

Тема. Преломление света

• Почему ложка,  опущенная в стакан с  водой,  кажется  нам  сломан­ной  на  границе  воздуха  и  воды?  Что  такое  оптическаяплотность среды?  Как  ведет  себя  свет,  переходя  из  одной  среды  в  другую?  Обо всем  этом  вы узнаете из  этого  параграфа.

1. Проводим опыты по преломлению света

1. Проводим опыты по преломлению света

Проведем  такой  эксперимент.  Направим  на  поверхность  воды  в  ши­роком  сосуде  узкий пучок света  под  некоторым  углом  к  поверхности.  Мы заметим,  что в  точках  падения лучи не  только  отражаются  от  поверхности воды,  но  и  частично  проходят  в  воду,  изменяя  при  этом  свое  направление (рис.  3.33).

• Изменение направления  распространения света  в случае его  прохождения  че­рез  границу раздела  двух сред  называют  преломлением света.

Первое  упоминание  о  преломлении  света  можно  найти  в  работах  древ­негреческого философа Аристотеля,  который  задавался  вопросом:  почему палка в воде  кажется  сломанной? А в  одном из  древнегреческих  трактатов описан такой  опыт:  «Нужно  встать  так,  чтобы плоское  кольцо,  положенное на дно сосуда,  спряталось за его краем.  Потом,  не изменяя положения глаз, налить  в  сосуд  воду. 

Рис. 3.33  Схема опыта по демонстрации преломления света. Переходя из воздуха в воду, луч све­та изменяет свое направление, смещаясь к перпендикуляру, восставленному в точке падения луча

Луч  света  преломится  на  поверхности  воды,  и  кольцо станет  видимым». Аналогичный  опыт  проиллюстрирован на рис.  3.34.

2. Выясняем причину преломления света

Так почему же свет,  переходя из одной  среды в другую,  изменяет свое направление? Мы уже знаем,  что свет в  вакууме распространяется хотя и  с  огромной, но тем не менее конечной скоростью —  около 300 000 км/с.  В любой другой среде скорость света меньше,  чем в вакууме.

Рис. 3.34  На рисунке и схеме слева в чашке нет воды: пучок света, отраженный монетой, не попада­ет в глаз наблюдателя, поэтому он не видит монеты. На рисунке и схеме справа в чашку налита вода: отраженный монетой свет, преломляясь на границе «вода —  воздух», достигает глаза наблюдате­ля —  его глаз расположен так же, как и прежде, но монета становится для наблюдателя видимой

Например,  в воде скорость све­та в 1,33 раза меньше, чем в вакууме; когда свет переходит из воды в алмаз, его скорость уменьшается  еще в  1,8 раза;  в  воздухе  скорость  распростране­ния  света в  2,4  раза больше,  чем  в алмазе,  и лишь немного  ( ~ 1,0003  раза) меньше скорости света в вакууме. Именно изменение скорости  света в слу­чае  перехода  из  одной  прозрачной  среды  в  другую  является  причиной  пре­ломления света.

Принято говорить об оптической плотности среды: чем меньше скорость распространения  света  в  среде,  тем  большей  является  оптическая  плот­ность среды.

Так,  воздух  имеет  большую  оптическую  плотность,  чем  вакуум,  по­скольку  в  воздухе скорость света  несколько  меньше,  чем  в  вакууме.  Опти­ческая плотность воды меньше,  чем оптическая плотность алмаза,  посколь­ку скорость света в воде  больше,  чем в алмазе.

Чем  больше  отличаются  оптические  плотности  двух  сред,  тем  более преломляется  свет  на  границе  их  раздела.  Другими  словами,  чем  больше изменяется  скорость  света  на  границе раздела  двух  сред,  тем  сильнее он преломляется.