Взяти участь
Поспішайте взяти участь в акції «Методичний тиждень 2.0».
Головний приз 500грн + безкоштовний вебінар.
До визначення переможців залишилось:
3
Дня
3
Години
16
Хвилин
30
Секунд
Предмети »

Корпускулярна і хвильова теорія світла. Принцип Ферма.

Курс:«Створення та ведення власного блогу на платформі Blogger»
Левченко Ірина Михайлівна
36 годин
1400 грн
290 грн
Свідоцтво про публікацію матеріала №OJ192130
За публікацію цієї методичної розробки Угорчук Володимир Васильович отримав(ла) свідоцтво №OJ192130
Завантажте Ваші авторські методичні розробки на сайт та миттєво отримайте персональне свідоцтво про публікацію від ЗМІ «Всеосвіта»
Перегляд
матеріалу
Отримати код

Навчально-методична карта

Тема: Корпускулярна і хвильова теорія світла. Принцип Ферма. Повне внутрішнє відбивання.

Вид заняття: лекція

Мета заняття:

навчальна: з'ясувати механізм корпускулярної і хвильової теорії світла.

виховна: розвивати логічне мислення, вміння пояснювати фізичні явища, пізнавальна зацікавленість до предмета, розвивати працездатність.

Міжпредметна інтеграція: математика.

План

1. Корпускулярна і хвильова теорія світла.

2. Принцип Ферма.

3. Повне внутрішнє відбивання.

Розвиток поглядів на природу світла

В кінці ХVII століття майже одночасно били запропоновані дві теорії світла: корпускулярна (1675 р., І.Ньютон) і хвильова (1690 р., Х.Гюйгенс). Їх виникнення зумовлене властивістю світла переносити енергію, що можливо або потоком частинок, корпускул, або хвилями.

Корпускулярна теорія пояснювала такі експериментальні факти:

  1. Прямолінійність поширення світла випливає з 1-го закону Ньютона, закону інерції.

  2. Закони відбивання є наслідком закону збереження імпульсу.

  3. Різні кольори пояснювались різним розміром корпускул.

Але такі явища як інтерференція, дифракція, заломлення, не взаємодія променів світла, які перетинаються корпускулярна теорія не змогла пояснити. Пояснила їх хвильова теорія. Але вона мала суттєве протиріччя. По цій теорії світло поширюється в особливому пружному середовищі – ефірі. Але так як був відомий поперечний характер світлових хвиль, які можуть поширюватись у твердих тілах, ефір, що пронизує увесь простір повинен був мати властивість твердих тіл, щоб можлива була деформація здвигу. Це ставило під сумнів хвильову теорію.

В середині ХІХ століття Дж.Максвел запропонував електромагнітну теорію світла. Для поширення таких хвиль відпала необхідність ефіру. По цій теорії світло уявляє собою електромагнітні хвилі певного діапазону від 400 нм до 760 нм. Але і ця теорія не змогла пояснити такі експериментальні факти:

  1. Явище фотоефекту.

  2. Поглинання і розсіювання світла.

  3. Ефект Компотна.

В цих явищах проявлялись корпускулярні властивості світла. По сучасним поглядам світло має подвійну природу, або йому характерний корпускулярно-хвильовий дуалізм. В одних явищах проявляються хвильові властивості, а в інших корпускулярні. Фотон (корпускула) уявляється як пакет хвиль, енергія якого , (3.1)

маса фотона (3.2)

і імпульс . (3.3)

Тут: h = 6,62∙10-34 Дж∙с – стала Планка; с – швидкість світла; λ - довжина хвилі; ν – частота хвилі.

На початку ХХ століття виявилось, що подвійна природа характерна не тільки світлові. Подвійна природа властива усім частинкам мікросвіту. Таку гіпотезу висловив у 1924 р. французький вчений Луї де-Бройль, яка потім знайшла експериментальне підтвердження.

    1. 3.2 Принцип Гюйгенса та його застосування до закону заломлення світла. Повне внутрішнє відбивання

Принцип Гюйгенса стверджує, що кожна точка хвильової поверхні являється джерелом вторинних хвиль. Цей принцип дає можливість по відомому в момент часу t положенню фронту хвилі знайти його положення в наступний момент часу t + Δt.

Розглянемо в рамках цього принципу закон заломлення світла. На межу двох оптичних середовищ 1 і 2 падає плоска хвиля під кутом падіння α (рис.3.2). В момент часу, коли промінь а досягає межі поділу (точка А) і переходить у друге середовище, промінь b досягає точки С. За час Δt промінь b пройде відстань ВС із швидкістю V1, а промінь а – відстань AD із швидкістю V2 під кутом заломлення β. Відрізки ВС і АD виражаємо через загальну гіпотенуза АВ у відповідні кути

.

Поділимо рівняння одне на одне. Одержуємо закон заломлення: відношення синуса кута падіння до синуса кута заломлення постійне для двох середовищ , дорівнює відношенню швидкостей світла і називається відносним показником заломлення другого середовища відносно першого

. (3.4)

Показник заломлення середовища відносно вакууму називається абсолютним показником заломлення цього середовища

, . Відношення дає можливість по абсолютним показникам, які можна знайти в довіднику, розрахувати відносний показник заломлення будь-якої пари оптичних середовищ.

Абсолютний показник заломлення показує у скільки разів швидкість світла, або довжина хвилі λ в середовищі менша, ніж λо у вакуумі. Чим більший абсолютний показник заломлення, тим оптична густина середовища більша. Враховуючи (2.41), .

При переході променя в середовище з більшою оптичною густиною β > α. Заломлений промінь віддаляється від перпендикуляра до межі середовищ (рис.3.3). Коли кут заломлення β стає прямим, кут падіння називається граничним кутом αгр. При кутах α > αгр промінь у друге середовище не переходить, а повністю відбивається. Це явище називається явищем повного внутрішнього відбивання. Так як , Граничний кут знаходиться із умови

Явище повного внутрішнього відбивання покладене в основу роботи поворотних (рис.3.4,а), оборотних (рис.3.4,б) призм і світловодів (рис.3.4,с). Поворотна призма відхиляє промінь на певний кут, оборотна перевертає зображення, тобто повертає промінь вздовж напрямку його поширення, світловод провидить промінь по своїй внутрішній частині, показник заломлення якої більший, ніж оболонки. Реальний світловод складається з величезної кількості тонких структур, зображених на рис.3.4,с, тому його можна згинати як звичайний електричний кабель.


Література

  1. В.Ф.Дмитрієва. Фізика. К.: Техніка. 2008. 648 с.

  2. ІІ.М. Воловик. Фізика для університетів. К.: Ірпінь, 2005. 864 с.

  3. И.Е.Иродов. Задачи по физике. М.: Наука, 1988. 416с.

  4. І.Р. Зачек, І.М. Кравчук, Б.М. Романишин, В.М. Габа, Ф.М. Гончар. Курс фізики: Навчальний підручник/ За ред. І.Е. Лопатинського. - Львів: Бескид-Біт, 2002. 376 с.

Відображення документу є орієнтовним і призначене для ознайомлення із змістом, та може відрізнятися від вигляду завантаженого документу

  • Додано
    01.03.2018
  • Розділ
    Фізика
  • Клас
    11 Клас
  • Тип
    Конспект
  • Переглядів
    312
  • Коментарів
    0
  • Завантажень
    0
  • Номер матеріала
    OJ192130
  • Вподобань
    0
Курс:«Інтернет-ресурси для опитування і тестування»
Левченко Ірина Михайлівна
24 години
1000 грн
249 грн
Свідоцтво про публікацію матеріала №OJ192130
За публікацію цієї методичної розробки Угорчук Володимир Васильович отримав(ла) свідоцтво №OJ192130
Завантажте Ваші авторські методичні розробки на сайт та миттєво отримайте персональне свідоцтво про публікацію від ЗМІ «Всеосвіта»
Шкільна міжнародна дистанційна олімпіада «Всеосвiта Зима – 2018-2019»

Бажаєте дізнаватись більше цікавого?


Долучайтесь до спільноти