6) described qualitatively the phenomenon of light refraction at the border of two media which differs in the speed of light propagation; indicates the direction of refraction.
Task Remind yourself what the image of your legs looks like when you stand half immersed in the water. Make a note of the features of this image. Compare your observations with the observations of other students.
Task Perform the observation according to the instructions below.
Experiment
Research problem: Reappearing coin.
Hypothesis: The coin will appear in a different place.
Materials: - an opaque cup, - a coin, - a bottle of water.
Instructions: 1. Place a coin in an opaque cup. 2. Move your head down, so that you just cannot see the coin (because it disappears behind the rim of the cup). 3. Hold your eyes steady at the same spot. 4. Pour water into the cup until it is almost full.
Observations: Make a note of what you have observed.
Task Answer the following questions: 1. What caused the coin to disappear before the water was poured into the cup? 2. What caused the coin to reappear? 3. Did you have to move the position of your eyes to see the coin again? 4. What can you say about the path of the light rays coming from the coin?
Solution: The coin was no longer visible, because the eyes of the observer were in such position that the light rays reflected off the coin came across the edge of the cup instead of his eyes. After adding water to the cup, the light rays reflected off the coin refracted away from the normalnormalnormal, while crossing the boundary between water and air. The normalnormalnormal here means a line perpendicular at the point of incidence to the surface delimiting two media through which the light rays pass.
Refraction is caused by the change in speed of light propagation when it changes mediummediummedium. If the speed of light propagation in the first medium vIndeks dolny 11 is greater than the speed in the second mediummediummedium vIndeks dolny 22, then the angle of incidenceangle of incidenceangle of incidence α is greater than the angle of refractionangle of refractionangle of refraction β.
In optics we use the concept of the optical density of the medium, which has nothing to do with the density of matter expressed in . More optically dense is the one of two media where the light travels slower.
Definition The normalnormalnormal is a line perpendicular to the boundary surface at the point of incidence.
Task In the pictures below, a light ray is passing through two media marked with numbers 1 and 2. Determine which mediummediummedium is optically denser. In which of them will the speed of light be greater?
[Illustration 2]
Answer: a) medium 2 is optically denser; the speed of light is greater in medium 1: vIndeks dolny 11 > vIndeks dolny 22, b) medium 1 is optically denser; the speed of light is greater in mediummediummedium 2: vIndeks dolny 22 > vIndeks dolny 11.
When the light beam falls perpendicular to the border of two media, i.e. the angle of incidenceangle of incidenceangle of incidence is 0°, the angle of refractionangle of refractionangle of refraction is also 0°. Hence the direction of the light beam does not change. The speed of light propagation is in both media different.
[Illustration 3]
The refraction phenomenon is always accompanied by the phenomenon of light reflection. The reflection surface is the boundary of two media.
Refraction is the change in direction of the path of a light ray as it passes across the boundary separating two media which differs in the speed of light propagation.
Selected words and expressions used in the lesson plan
Zjawisko załamania światła to zmiana kierunku rozchodzenia się promieni świetlnych przy przekraczaniu granicy dwóch ośrodków, w których światło rozchodzi się z różną prędkością.
Kąt załamania to kąt pomiędzy kierunkiem promienia załamanego a normalną w punkcie padania.
m58ca8cddc2e39828_1528449000663_0
Zjawisko załamania światła
m58ca8cddc2e39828_1528449084556_0
Drugi
m58ca8cddc2e39828_1528449076687_0
IX. Optyka. Uczeń:
6) opisuje jakościowo zjawisko załamania światła na granicy dwóch ośrodków różniących się prędkością rozchodzenia się światła; wskazuje kierunek załamania.
m58ca8cddc2e39828_1528449068082_0
45 minut
m58ca8cddc2e39828_1528449523725_0
Opisuje zjawiska towarzyszące rozchodzeniu się światła.
m58ca8cddc2e39828_1528449552113_0
1. Rozpoznaje zjawisko załamania światła.
2. Wyjaśnia zjawisko załamania światła.
m58ca8cddc2e39828_1528450430307_0
Uczeń:
- opisuje jakościowo i ilościowo zjawisko załamania światła,
- określa przyczyny i skutki zjawiska załamania światła.
m58ca8cddc2e39828_1528449534267_0
1. Dyskusja.
2. Doświadczenie.
m58ca8cddc2e39828_1528449514617_0
1. Praca grupowa.
2. Praca z całą klasą.
m58ca8cddc2e39828_1528450127855_0
Powtórzenie wiadomości:
- W jaki sposób rozchodzą się promienie świetlne?
- Sformułuj prawo odbicia światła.
m58ca8cddc2e39828_1528446435040_0
Polecenie Przypomnij sobie, jak wygląda obraz twoich nóg, gdy stoisz zanurzony po pas w wodzie. Zanotuj cechy tego obrazu. Porównaj swoje obserwacje z obserwacjami innych uczniów.
Polecenie Przeprowadź obserwację według poniższej instrukcji.
Eksperyment
Problem badawczy: Pojawiająca się moneta.
Hipoteza: Moneta będzie widoczna w innym miejscu.
Materiały: - kubek z nieprzezroczystego materiału, - moneta, - butelka z wodą.
Instrukcja: 1. Umieść monetę w nieprzezroczystym kubku. 2. Odchyl głowę tak, by moneta przestała być dla ciebie widoczna (zniknie za krawędzią kubka). 3. Patrz, nie ruszając głową, w ten sam punkt. 4. Nalej wodę do kubka, tak, by był prawie pełny.
Obserwacje: Zanotuj, co zaobserwowałeś.
Polecenie Odpowiedz na pytania: 1. Co spowodowało, nim została dolana woda, że moneta zniknęła? 2. Jaka jest przyczyna tego, że moneta stała się ponownie widoczna? 3. Czy obserwator musiał zmienić pozycję, by zobaczyć monetę? 4. Co możesz powiedzieć o przebiegu promieni świetlnych odbitych od monety?
Rozwiązanie: Moneta przestała być widoczna, bo oczy obserwatora znalazły się w takiej pozycji, że promienie świetlne odbite od monety natrafiały na krawędź kubka zamiast do jego oczu. Po dolaniu wody do kubka promienie świetlne odbite od monety uległy załamaniu w stosunku do normalnej, przechodząc z wody do powietrza. Normalna oznacza tu linię prostopadłą w punkcie załamania do powierzchni rozgraniczającej dwa ośrodki, przez które przechodzą promienie świetlne.
[Ilustracja 1]
Zjawisko załamania światła.
Definicja Zjawisko załamania światła to zmiana kierunku rozchodzenia się promieni świetlnych przy przekraczaniu granicy dwóch ośrodków, w których światło rozchodzi się z różną prędkością.
Przyczyną zjawiska załamania jest zmiana prędkości rozchodzenia się światła przy przejściu z jednego ośrodka do drugiego. Jeśli prędkość rozchodzenia się światła w pierwszym ośrodku vIndeks dolny 11 jest większa od prędkości w drugim ośrodku vIndeks dolny 22, to kąt padania α jest większy od kąta załamania β.
W optyce używamy pojęcia gęstości optycznej ośrodka, która nie ma nic wspólnego z gęstością materii wyrażoną w . Z dwóch ośrodków gęstszy optycznie to ten, w którym światło rozchodzi się z mniejszą prędkością.
Definicja Normalna to linia prostopadła do powierzchni rozgraniczającej dwa ośrodki, przez które przechodzą promienie świetlne.
Definicja Kąt padania to kąt pomiędzy kierunkiem promienia padającego a normalną w punkcie padania.
Definicja Kąt załamania to kąt pomiędzy kierunkiem promienia załamanego a normalną w punkcie padania.
Promień padający, promień załamany i normalna leżą w jednej płaszczyźnie.
[Ilustracja interaktywna]
Polecenie Na rysunkach poniżej widoczny jest promień świetlny przechodzący przez dwa ośrodki oznaczone numerami 1 i 2. Określ, który z ośrodków jest gęstszy optycznie. W którym z nich prędkość światła będzie większa?
[Ilustracja 2]
Odpowiedź: a) ośrodek 2 jest gęstszy optycznie, prędkość światła jest większa w ośrodku 1: vIndeks dolny 11 > vIndeks dolny 22, b) ośrodek 1 jest gęstszy optycznie, prędkość światła jest większa w ośrodku 2: vIndeks dolny 22 > vIndeks dolny 11.
Gdy promień świetlny pada prostopadle na granicę dwóch ośrodków, czyli kąt padania wynosi 0°, to kąt załamania wynosi również 0°. Wynika z tego, że kierunek promienia świetlnego nie ulega zmianie. Prędkość rozchodzenia światła jest różna dla obu ośrodków.
[Ilustracja 3]
Zjawisku załamania światła towarzyszy zawsze zjawisko odbicia światła. Powierzchnią odbijającą jest granica dwóch ośrodków.
m58ca8cddc2e39828_1528450119332_0
Zjawisko załamania światła to zmiana kierunku rozchodzenia się promieni świetlnych przy przekraczaniu granicy dwóch ośrodków, w których światło rozchodzi się z różną prędkością.