6) describes qualitatively the phenomenon of refraction at the boundary of two different media differing in the speed of light propagation; indicates the direction of refraction.
The phenomenon of light refraction is always accompanied by the phenomenon of light reflection.
Part of the light beam refracts, and part of the light beam reflects off the boundary of the two media. Therefore, for example, standing on the edge of the lake, we can see our reflection or shimmering waves, and while diving, we can observe what is happening under its surfacesurfacesurface.
For certain values of the angle of incidenceangle of incidenceangle of incidence, the light rays travelling in a more optically dense medium do not refract, but are reflected fully off the boundaryboundaryboundary of the two media.
Task 1
Watch the slideshow and see examples of total internal reflectiontotal internal reflectiontotal internal reflection.
Familiarize yourself with the slideshow and follow how the phenomenon of total internal reflectiontotal internal reflectiontotal internal reflection occurs.
[Slideshow 2]
The relation between the angle of incidenceangle of incidenceangle of incidence and the angle of refractionangle of refractionangle of refraction is shown in the graphgraphgraph below. There are shown curves for various media: air‑to‑glass, air‑to‑water, water‑to‑glass.
Critical angles values are different for different media.
[Illustration 1]
Task 3
Read what the critical angle is for the media shown in the graphgraphgraph. Compare your reading with the solution below.
Make a drawing in the notebook according to the diagram below. Using a protractor and a ruler, draw the exact path of the light ray passing through the plates. Read the necessary angles from the graphgraphgraph above.
At what angle is the light ray coming out of the plate directed? What conclusion can you draw?
[Illustration 2]
Answer:
The light ray coming out of the plate is parallel to its previous direction. Its angle of refractionangle of refractionangle of refraction after leaving the water/glass is 55°.
Promienie świetlne na swojej drodze spotykają różne ośrodki i wielokrotnie przekraczają ich granice np. przejście promienia świetlnego przez szybę okienną (powietrze‑szkło‑powietrze), światło oświetlające wnętrze akwarium (powietrze‑szkło‑woda).
Prostym elementem pozwalającym prześledzić zachowanie promienia świetlnego, jest płytka równoległościenna. Stanowi ona dla światła jednorodny optycznie ośrodek. Najczęściej zbudowana jest ze szkła lub pleksi. Ważne jest, by taka płytka miała przynajmniej dwa płaskie boki równoległe względem siebie.
ma4e454ec7152f4ac_1527752256679_0
Zjawisko całkowitego odbicia wewnętrznego zachodzi przy przejściu promienia świetlnego z ośrodka gęstszego optycznie do ośrodka rzadszego. Im ośrodek gęstszy optycznie, tym mniejsza jest w nim prędkość światła.
Jeśli będziemy stopniowo zwiększać kąt padania promienia świetlnego w ośrodku gęstszym optycznie, to zauważymy, że dla pewnej wartości kąta, zwanego kątem granicznym, promień załamany zaczyna poruszać się dokładnie po granicy dwóch ośrodków. Jeśli będziemy nadal zwiększać kąt padania, to nie zaobserwujemy już więcej zjawiska załamania promienia świetlnego, jedynie jego całkowite odbicie wewnętrzne.
ma4e454ec7152f4ac_1528449000663_0
Zjawisko załamania światła na granicy ośrodków
ma4e454ec7152f4ac_1528449084556_0
Drugi
ma4e454ec7152f4ac_1528449076687_0
IX. Optyka. Uczeń:
6) opisuje jakościowo zjawisko załamania światła na granicy dwóch ośrodków różniących się prędkością rozchodzenia się światła; wskazuje kierunek załamania.
ma4e454ec7152f4ac_1528449068082_0
45 minut
ma4e454ec7152f4ac_1528449523725_0
Opisuje zjawisko załamania światła na granicy dwóch ośrodków.
ma4e454ec7152f4ac_1528449552113_0
1. Wyjaśnia zjawisko całkowitego odbicia wewnętrznego.
2. Rekonstruuje bieg promienia świetlnego przez płytkę równoległościenną.
ma4e454ec7152f4ac_1528450430307_0
Uczeń:
- wyjaśnia zjawisko załamania światła na granicy dwóch ośrodków różniących się prędkością rozchodzenia się światła,
- rekonstruuje bieg promienia świetlnego przechodzącego przez ośrodki różniące się gęstością optyczną.
ma4e454ec7152f4ac_1528449534267_0
1. Dyskusja.
2. Analiza tekstu.
ma4e454ec7152f4ac_1528449514617_0
1. Praca indywidualna.
2. Praca grupowa.
ma4e454ec7152f4ac_1528450127855_0
Przypomnij prawo załamania światła.
Co oznacza, że jeden ośrodek jest gęstszy optycznie od drugiego ośrodka?
ma4e454ec7152f4ac_1528446435040_0
Zjawisku załamania światła towarzyszy zawsze zjawisko odbicia światła.
Część promienia świetlnego ulega załamaniu, a część odbiciu od powierzchni rozdzielającej dwa ośrodki. Dlatego np. stojąc na brzegu jeziora widzimy swoje odbicie lub połyskujące fale, a nurkując możemy obserwować, co dzieje się pod jego powierzchnią.
Dla pewnych wartości kąta padania promienie świetlne poruszające się w ośrodku gęstszym optycznie nie załamują się, lecz odbijają się w pełni od powierzchni rozgraniczającej dwa ośrodki.
Polecenie 1
Oglądnij pokaz slajdów i zapoznaj się z przykładami całkowitego wewnętrznego odbicia.
[Slideshow 1]
Zjawisko całkowitego odbicia wewnętrznego zachodzi przy przejściu promienia świetlnego z ośrodka gęstszego optycznie do ośrodka rzadszego. Im ośrodek gęstszy optycznie, tym mniejsza jest w nim prędkość światła.
Jeśli będziemy stopniowo zwiększać kąt padania promienia świetlnego w ośrodku gęstszym optycznie, to zauważymy, że dla pewnej wartości kąta, zwanego kątem granicznym, promień załamany zaczyna poruszać się dokładnie po granicy dwóch ośrodków. Jeśli będziemy nadal zwiększać kąt padania, to nie zaobserwujemy już więcej zjawiska załamania promienia świetlnego, jedynie jego całkowite odbicie wewnętrzne.
Polecenie 2
Zapoznaj się z pokazem slajdów i prześledź proces powstawania zjawiska całkowitego odbicia wewnętrznego.
[Slideshow 2]
Zależność między kątem padania i załamania obrazuje poniższy wykres. Pokazane są na nim krzywe dla różnych ośrodków: powietrze‑szkło, powietrze‑woda, woda‑szkło.
Wartości kątów granicznych są różne dla różnych ośrodków.
[Iluustracja 1]
Polecenie 3
Odczytaj, ile wynosi wartość kąta granicznego dla pokazanych na wykresie ośrodków. Porównaj swój odczyt z umieszczonym poniżej rozwiązaniem.
Odpowiedź:
Kąt graniczny dla:
- powietrze‑szkło: 41°,
- woda‑powietrze: 49°,
- woda‑szkło: 60,5°.
Promienie świetlne na swojej drodze spotykają różne ośrodki i wielokrotnie przekraczają ich granice np. przejście promienia świetlnego przez szybę okienną (powietrze‑szkło‑powietrze), światło oświetlające wnętrze akwarium (powietrze‑szkło‑woda).
Prostym elementem pozwalającym prześledzić zachowanie promienia świetlnego, jest płytka równoległościenna. Stanowi ona dla światła jednorodny optycznie ośrodek. Najczęściej zbudowana jest ze szkła lub pleksi. Ważne jest, by taka płytka miała przynajmniej dwa płaskie boki równoległe względem siebie.
Polecenie 4
Wykonaj w zeszycie rysunek według poniższego wzoru. Używając kątomierza i linijki narysuj dokładnie przebieg promienia świetlnego przechodzącego przez płytki. Odczytaj potrzebne kąty z wykresu znajdującego się powyżej.
Pod jakim kątem skierowany jest promień wychodzący z płytki? Jaki wniosek możesz sformułować?
[Ilustracja 2]
Odpowiedź:
Promień wychodzący z płytki biegnie równolegle do swojego poprzedniego toru. Jego kąt załamania po wyjściu z wody/szkła wynosi 55°.
ma4e454ec7152f4ac_1528450119332_0
Promień przechodzący z ośrodka optycznie gęstszego do rzadszego może ulec całkowitemu wewnętrznemu odbiciu.
Promień przechodzący przez płytkę równoległościenną zachowuje swój pierwotny kierunek.