4. Объясняем преломлением света некоторые оптические явления

Когда мы,  стоя на берегу водоема,  стара­емся на  глаз  определить  его  глубину,  она всег­да  кажется  меньшей,  чем  есть  на  самом  деле. Это  явление  объясняется  преломлением  света (рис.  3.37).

Следствием преломления света в  атмосфере Земли является  тот факт,  что мы  видим Солн­це  и  звезды  немного  выше  их  реального  поло­жения  (рис.  3.38).  Преломлением  света  можно объяснить еще много природных явлений:  воз­никновение миражей,  радуги и др.

Явление преломления света является основой работы  многочисленных  оптических  устройств (рис.  3.39).  С  некоторыми  из  них  мы  познако­мимся  в  следующих  параграфах,  с  некоторы­ми — в ходе дальнейшего изучения физики.

Рис. 3. 38. Пучок световых лучей, идущий от Солнца  (положение Солнца —  S), преломляется  (кри­вая а) в атмосфере Земли. Наблюдателю кажется, что свет распространяется по прямой b и что Солнце расположено выше, чем на самом деле (положение S₁)

• Подводим итоги

Световой пучок,  падая  на  границу  раздела двух  сред,  имеющих  раз­ную оптическую плотность, делится на два пучка. Один из них — отраженный —  отражается  от  поверхности,  подчиняясь  законам  отражения  света. Второй —  преломленный —  проходит через  границу раздела в другую  сре­ду,  изменяя  свое направление.

Причина  преломления  света  —  изменение  скорости  света  в  случае  пе­рехода  из  одной  среды  в  другую. Если  во  время  перехода  света  из  одной среды  в  другую  скорость  света уменьшилась,  то  говорят,  что  свет перешел из  среды  с  меньшей  оптической плотностью  в  среду  с  большей  оптической плотностью,  и наоборот.

Преломление  света происходит  по  определенным  законам.

Рис. 3. 39. Оптические устройства, работа которых базируется на явлении преломления света

Домашнее задание:

1. Учить лекционный материал.

2. Ответить устно на контрольные вопросы:

• Контрольны вопросы

1. Какое  явление мы наблюдаем,  когда  свет проходит через  границу раздела двух  сред? 

2.  Какие  опыты подтверждают явление  прелом­ления  света  на  границе  раздела  двух  сред? 

3. В  чем  причина  пре­ломления  света? 

4.  Скорость  света  в  воде  в  1,3  раза  меньше,  чем скорость  света  в  воздухе.  Какая  среда  имеет  большую  оптическую плотность? 

5.  Какой угол называется углом преломления? 

6.  Сфор­мулируйте закономерности преломления  света.

3. Выполнить упражнения и экспериментальные задания:

• Упражнения 

1. Определите угол падения луча,  если преломленный луч  перпенди­кулярен  к  границе раздела двух  сред.

2. Перенесите рисунок в тетрадь.  Считая,  что среда  I  имеет большую оптическую  плотность,  чем  среда  2,  для  каждого  случая  схема­тически  постройте  падающий  или  преломленный  луч,  обозначьте угол падения и угол преломления.

3.  Пучок света падает из воздуха на поверхность стекла (см.  рисунок). Перенесите  рисунок  в  тетрадь  и  схематически  покажите  дальней­ший ход пучка света в стекле и воздухе.

4 . Луч  света  падает  из  воздуха  в  воду  под  углом  60° .  Угол  между отраженным  и  преломленным  лучами  составляет  80° .  Вычислитеугол преломления луча.

5. Вычислите скорость света в  алмазе.

6.  Если  смотреть на предметы  сквозь теплый воздух,  который подни­мается от костра,  то будет казаться,  что предметы колеблются. По­чему?

7.  В  чистом  пруду  можно  видеть  рыб.  Глубина,  на  которой  плавает рыба, меньше,  больше или равна той глубине,  на которой вы ее ви­дите? Обоснуйте свой  ответ с помощью  схематического рисунка.

• Экспериментальные задания

1. Покажите  и  объясните  кому-нибудь  из  своих  друзей  или  близких упомянутый  в  параграфе  опыт  с  кольцом,  который  был  описан в  одном из древнегреческих  трактатов  (понятно,  что  вместо кольца можно  воспользоваться и другим предметом).

2. Приготовьте насыщенный раствор поваренной соли, прибавляя соль в  теплую  воду  до  тех  пор,  пока  соль  не  перестанет  растворяться. Дайте  раствору  отстояться  в  течение нескольких  часов  и  осторож­но  перелейте  его  в  чистую  банку.  Опустите  в  раствор  стеклянную палочку  (шарик).  Объясните,  почему  погруженный  предмет  прак­тически не виден.