RyL61FbBBVpMt

Refraction of light

Source: licencja: CC 0.

Zjawisko załamania światła

You will learn
  • how to be able to describe the phenomenon of light refraction,

  • how to describe qualitatively and quantitatively the phenomenon of light refraction,

  • how to determine the causes and effects of the phenomenon of light refraction.

RPJUCZNSqSAx0
nagranie abstraktu

Before you start, answer the following questions.

  • How does light move?

  • Formulate the law of light reflection.

Task 1
R1WcxqYtkMOx21
nagranie abstraktu

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.

R3fWphinqgcu61
nagranie abstraktu

Perform the observation according to the instructions below.

Experiment 1
Experiment 1
R1MIr2wKuArfU1
nagranie abstraktu

Reappearing coin.

Hypothesis

The coin will appear in a different place.

You will need
R1ZMgRnv7OBRD
nagranie abstraktu
  • an opaque cup,

  • a coin,

  • a bottle of water.

Instruction
RMtFXa7LzQ9BU1
nagranie abstraktu
  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.

RmOAxcxGNLOAW1
nagranie abstraktu
Summary

Make a note of what you have observed.

Exercise 1
R1VWlqAGlomkh1
nagranie abstraktu

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?

Refraction of lightrefraction of lightRefraction of light
Refraction
Definition: Refraction
R1atjK2ootUdK1
nagranie abstraktu

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.

R1F7tffdCvwTK1
nagranie abstraktu

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 1 is greater than the speed in the second mediummediummedium vIndeks dolny 2, 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 kgm3. More optically dense is the one of two media where the light travels slower.

Normal
Definition: Normal
R1TlNxvCdMD2K1
nagranie abstraktu

The normalnormalnormal is a line perpendicular to the boundary surface at the point of incidence.

Angle of incidence
Definition: Angle of incidence
Rmm39DmmQhWdZ1
nagranie abstraktu

The angle of incidenceangle of incidenceangle of incidence is an angle between a normal and an incident rayincident rayincident ray.

Angle of refraction
Definition: Angle of refraction
R1Yi9IZHTofIt1
nagranie abstraktu

The angle of refractionangle of refractionangle of refraction is an angle between a normal and a refracted rayrefracted rayrefracted ray.

R1VREt4n8jOSG1
nagranie abstraktu

An incident rayincident rayincident ray, a refracted rayrefracted rayrefracted ray and a normalnormalnormal are coplanar.

R79019oH9Hwst
Na ilustracji interaktywnej przedstawiony jest bieg promienia świetlnego w ośrodku, w którym prędkość światła jest większa v z indeksem dolnym 1 oraz jego załamanie po przejściu do ośrodka, w którym prędkość światła jest mniejsza v z indeksem dolnym 2. Przyczyną zjawiska załamania jest zmiana prędkości rozchodzenia się światła przy przejściu z jednego ośrodka do drugiego. Po prawej zapis v z indeksem dolnym 1 jest większe od v z indeksem dolnym 2. Granica między ośrodkami opisana boundary. Na środku narysowana linia pionowa przerywana opisana normal. Zaznaczony kąt 90 stopni między linią pionową a linią wyznaczającą granicę ośrodków. Strzałka symbolizująca bieg promienia padającego skierowana jest do dołu w prawo i opisana numerem 1. Kąt alfa między tą strzałką a linią pionową opisany numerem 2. Strzałka symbolizująca bieg promienia załamanego skierowana jest do dołu w prawo i opisana numerem 4. Kąt beta między tą strzałką a linią pionową opisany numerem 3. Na ilustracji widoczne są numery, a na nich podpisy. 1. incident ray {audio}, 2. angle of incidence {audio}, 3. angle of refraction {audio}, 4. refracted ray {audio}.
Refraction of light crossing the boundary between media which differs in the speed of light propagation
Source: GroMar, licencja: CC BY 3.0.
Exercise 2
R1ApjI6hdsxP51
nagranie abstraktu

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?

R15cT4xlq0dna
Refraction of light ray
Source: GroMar, licencja: CC BY 3.0.
R1dHeTIjuoA0w1
nagranie abstraktu

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.

R1bDGYHsiQbHN
Refraction of light ray which is perpendicular to the boundary of two different media
Source: GroMar, licencja: CC BY 3.0.
RrZp6hxBqWwkU1
nagranie abstraktu

The refraction phenomenon is always accompanied by the phenomenon of light reflection. The reflection surface is the boundary of two media.

Remember
R1atjK2ootUdK1
nagranie abstraktu
  • 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.

Exercises

R1ThkCbQmcc1T
Exercise 3
Wersja alternatywna ćwiczenia: Determine which sentences are true. Możliwe odpowiedzi: 1. The angle between the incident ray and the normal is called the angle of incidence., 2. The normal is the line between both media., 3. The speed of light changes as it passes through a different medium., 4. When light passes through a denser medium it speeds up.
zadanie
Source: GroMar, licencja: CC BY 3.0.
Exercise 4

Find in available sources the value of speed of light and order according to the increasing optical density the following substances: ice, water, diamond, vacuum, glass (crown).

Exercise 5

Explain in English the phenomenon of light refraction.

RcbUrQPbgyxo3
Exercise 6
Wersja alternatywna ćwiczenia: Indicate which pairs of expressions or words are translated correctly. Możliwe odpowiedzi: 1. załamanie światła - refraction of light, 2. promień załamany - refracted ray, 3. promień padający - incident ray, 4. soczewka - lens, 5. kąt załamania - angle of incidence, 6. kąt padania - angle of refraction
zadanie
Source: GroMar, licencja: CC BY 3.0.
R1X3Sf4pq91Gg1
Interaktywna gra, polegająca na łączeniu wyrazów w pary w ciągu jednej minuty. Czas zaczyna upływać wraz z rozpoczęciem gry. Jeden ruch to odkrywanie najpierw jednej potem drugiej karty z wyrazem. Każdy wyraz jest odczytywany. Kolejny ruch to odkrywanie trzeciej i czwartej karty. W ten sposób odsłuchasz wszystkie wyrazy. Nawigacja z poziomu klawiatury za pomocą strzałek, odsłuchiwanie wyrazów enterem lub spacją. Znajdź wszystkie pary wyrazów.
Source: Zespół autorski Politechniki Łódzkiej, licencja: CC BY 3.0.

Glossary

angle of incidence
angle of incidence

kąt padania

RaX05xNJLeXRF1
wymowa w języku angielskim: perihelion
angle of refraction
angle of refraction

kąt załamania

RGhYJCPgHlBKV1
wymowa w języku angielskim: angle of refraction
incident ray
incident ray

promień padający

R1cfII3egUtUG1
wymowa w języku angielskim: mean distance
lens
lens

soczewka

RO858cx7pMtKY1
wymowa w języku angielskim: lens
medium
medium

ośrodek

R1WJD6wdJong71
wymowa w języku angielskim: medium
normal
normal

normalna

RUiQA6GiHbl8N1
wymowa w języku angielskim: normal
optical density
optical density

gęstość optyczna

R9U4LeqZNSudB1
wymowa w języku angielskim: optical density
refracted ray
refracted ray

promień załamany

RXiTTdAhdpQkN1
wymowa w języku angielskim: refracted ray
refraction of light
refraction of light

załamanie światła

RoAX4AoXZ43kj1
wymowa w języku angielskim: refraction of light
m83333593d58e38c4_1518389034676_0
m83333593d58e38c4_1518389038421_0
m83333593d58e38c4_1518389041318_0
m83333593d58e38c4_1518389044081_0
m83333593d58e38c4_1518389046957_0
m83333593d58e38c4_1518389050701_0
m83333593d58e38c4_1518389053241_0
m83333593d58e38c4_1518389055671_0
m83333593d58e38c4_1518389058346_0
m83333593d58e38c4_1518389061652_0

Keywords

angle of incidenceangle of incidenceangle of incidence - to kąt pomiędzy kierunkiem promienia padającego a normalną w punkcie padania

incident rayincident rayincident ray

lenslenslens

refracted rayrefracted rayrefracted ray

refraction of lightrefraction of lightrefraction of light – załamanie światła - to zmiana kierunku rozchodzenia się światła przy przekraczaniu granicy dwóch ośrodków, w których światło rozchodzi się z różną prędkością