Законы геометрической оптики (упрощённая версия).

  1. Сформулируйте законы отражения света. Сделайте рисунок.
    1) Луч падающий, луч отражённый и нормаль к отражающей поверхности в точке падения (здесь под нормалью имеется ввиду прямая перпендикулярная отражающей поверхности) лежат в одной плоскости.
    2) Угол отражения равен углу падения: γ=α.
    Луч, падающий из первой среды во вторую и отражающийся от поверхности второй среды изображён на рис. 134.

    Рис. 134. Законы отражения света.
    Вид вдоль поверхности второй среды.
    Буквой n_1 в кружочке обозначена первая среда.
    Буквой n_2 в кружочке обозначена вторая среда.
    Горизонтальная линия — поверхность второй среды2 (это и есть отражающая поверхность).
    Луч падает на эту поверхность в её точку \mathrm{A}.
    Луч изображён лучом, на котором поставлена стрелочка;
    луч с направленной к поверхности второй среды стрелочкой обозначает падающий луч, а луч с направленной от этой поверхности стрелочкой обозначает отражённый луч.
    Нормаль, проведённая к этой поверхности в точке \mathrm{A}, обозначена буквой \mathrm{n}.
    α~- угол падения (угол между падающим лучом и этой нормалью).
    γ~- угол отражения (угол между отражённым лучом и этой нормалью).
  2. Как расположено изображение точки в плоском зеркале, объясните, что это значит.
    Изображение данной точки в плоском зеркале расположено симметрично этой точке относительно плоскости этого зеркала. Это значит, что:
    1) изображение лежит на прямой, проходящей через эту точку, перпендикулярно плоскости зеркала;
    2) Расстояние от изображения до зеркала равно расстоянию от этой точки до зеркала.
  3. Сформулируйте законы преломления света. Сделайте рисунок.
    1) Луч падающий, луч преломлённый и нормаль к границе раздела двух сред (границе раздела двух сред, на которой и происходит преломление) в точке падения лежат в одной плоскости.
    2) Угол преломления связан с углом падения формулой:
    n_1\cdot \sin{⁡α}=n_2\cdot \sin{⁡β};
    где n_1~- абсолютный показатель преломления первой среды, в которой лежит падающий (то есть движущийся к границе раздела этих двух сред) луч,
    α~- угол падения,
    n_2~- абсолютный показатель преломления второй среды, в которой лежит преломлённый (то есть движущийся от границы раздела этих двух сред, во второй среде) луч,
    β~- угол преломления (угол между преломлённым лучом и этой (той о которой говорится в 1-ом законе преломления) нормалью).
    Луч, падающий из первой среды во вторую и преломляющийся на границе раздела этих сред изображён на рис. 136.

    Рис. 136. Законы преломления света.
    Вид вдоль границы раздела двух сред, на которой происходит преломление.

    Буквой n_1 в кружочке обозначена первая среда и её абсолютный показатель преломления.
    Буквой n_2 в кружочке обозначена вторая среда и её абсолютный показатель преломления.
    Горизонтальная линия — граница раздела этих двух сред.
    Луч падает на эту поверхность в её точку
    \mathrm{A}.
    Падающий луч изображён лучом, на котором поставлена стрелочка, направленная к границе раздела этих двух сред;
    преломлённый луч изображён лучом, на котором поставлена стрелочка направленная от границы раздела этих двух сред.
    Нормаль, проведённая к этой поверхности в точке
    \mathrm{A}, обозначена буквой \mathrm{n}.
    α~- угол падения (угол между падающим лучом и этой нормалью).
    β~- угол преломления (угол между преломлённым лучом и этой нормалью).
  4. Запишите формулу для абсолютного показателя преломления среды.
    n_{абс}=\large \frac{c}{v};
    где n_{абс}~- абсолютный показатель преломления этой среды (абсолютный показатель преломления среды ещё иногда называют оптической плотностью этой среды),
    c~- скорость распространения света в вакууме,
    v~- скорость распространения света в этой среде.
  5. В чём измеряется абсолютный показатель преломления среды в СИ?
    Абсолютный показатель преломления среды — безразмерная величина.
  6. Чему равен абсолютный показатель преломления вакуума?
    Абсолютный показатель преломления вакуума равен 1.
  7. Какой абсолютный показатель преломления у веществ в рамках ЕГЭ?
    Абсолютный показатель преломления веществ в рамках ЕГЭ больше или равен 1-це.
  8. Чему примерно равен абсолютный показатель преломления воздуха?
    Абсолютный показатель преломления воздуха примерно равен 1.
  9. Запишите две формулы для относительного показателя преломления второй среды относительно первой.
    n_{отн}=\large \frac{n_2}{n_1}\normalsize=\large \frac{v_1}{v_2};
    где n_{отн}~- относительный показатель преломления второй среды относительно первой,
    n_2~- абсолютный показатель преломления второй среды,
    n_1~- абсолютный показатель преломления первой среды,
    v_1~- скорость распространения света в первой среде,
    v_2~- скорость распространения света во второй среде.
  10. В чём измеряется относительный показатель преломления среды в СИ?
    Относительный показатель преломления среды — безразмерная величина.
  11. Запишите формулу для соотношения частот при переходе монохроматического света через границу раздела двух сред.
    ν_1=ν_2;
    где ν_1~- частота этого света в первой среде,
    ν_2~- частота этого света во второй среде.
  12. Запишите формулу для соотношения длин волн при переходе монохроматического света через границу раздела двух сред.
    n_1\cdot λ_1=n_2\cdot λ_2;
    где n_1~- абсолютный показатель преломления первой среды,
    λ_1~- длина волны этого света в первой среде,
    n_2~- абсолютный показатель преломления второй среды,
    λ_2~- длина волны этого света во второй среде.
  13. Опишите явление полного внутреннего отражения, сделайте рисунок.
    Пусть свет пытается перейти из среды с оптической плотностью n_1 в среду с оптической плотностью n_2, причём n_1>n_2.
    Посмотрите на рис. 138.

    Рис. 138. Полное внутреннее отражение.
    Вид вдоль границы раздела первой и второй сред.
    Буква n_1 в кружочке обозначает первую среду и её показатель преломления.
    Буква n_2 в кружочке обозначает вторую среду и её показатель преломления.
    \mathrm{A}~- точка, в которой луч падает из первой среды на границу раздела этих двух сред.
    \mathrm{n}~- нормаль проведённая к плоскости, в которой лежит граница раздела этих двух сред, в точке \mathrm{A}.
    α~- угол падения этого луча,
    γ~- угол отражения этого луча.
    Тогда по формуле из закона преломления света: n_1\cdot \sin⁡{α}=n_2\cdot \sin{⁡β}, где n_1~- абсолютный показатель преломления первой среды, α~- угол падения этого луча, n_2~- абсолютный показатель преломления второй среды, β~- угол преломления этого луча. Выразим из этой формулы \sin{⁡β}: sin⁡β=\large \frac{n_1}{n_2}\normalsize \cdot \sin⁡{α}. При значениях n_1, n_2~и~α таких что: \large \frac{n_1}{n_2}\normalsize \cdot \sin⁡{α}>1; \sin{⁡β} получится больше 1, чего не может быть; поэтому при таких значениях n_1, n_2~и~α преломлённого луча не будет, будет только отражённый. Это явление и называют полным внутренним отражением.
  14. Запишите формулу для предельного угла полного внутреннего отражения.
    \sin⁡{α_{пр}}=\large \frac{1}{n_{отн}};
    где α_{пр}~- предельный угол полного внутреннего отражения,
    n_{отн}~- относительный показатель преломления первой среды (из которой падает свет на границу раздела) относительно второй среды.

Ссылки:

  1. Эти же вопросы без ответов.
  2. Следующая тема (Линзы упрощённая версия).
  3. Предыдущая тема (Электромагнитные колебания и волны упрощённая версия).
  4. Меню и оглавление упрощённой версии.
  5. Для комментариев, касающихся не только ЕГЭ по физике или этого сайта.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *