2-й семестр
ЕЛЕКТРОДИНАМІКА
5. Хвильова й квантова оптика
УРОК 3/61
Тема. Відбиття світла. Плоске дзеркало
Мета уроку: ознайомити учнів з особливістю поширення світла на границі двох середовищ, розказати їм про закони, яким підкоряється це явище.
Тип уроку: урок вивчення нового матеріалу.
ПЛАН УРОКУ
Контроль знань | 4 хв. | 1. Промені й пучки. 2. Закон прямолінійного поширення світла. 3. Тінь і півтінь. |
Демонстрації | 4 | 1. Відбиття світла. 2. Рівність кутів під час відбиття від дзеркальної поверхні. 3. Дзеркальне й розсіяне відбиття. |
Вивчення нового матеріалу | 25 хв. | 1. Відбиття світла. 2. Закон відбиття світла. 3. Принцип Гюйгенса й закон відбиття світла. 4. Плоске дзеркало |
Закріплення вивченого матеріалу | 12 хв. | 1. Якісні питання. 2. Навчаємося розв’язувати задачі. |
ВИВЧЕННЯ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
1. Відбиття світла
Предмети, які відбивають майже все світло, що падає на них, здаються нам зазвичай білими,
Світло, відбите від шорсткуватої поверхні, взагалі не утворює якогось пучка й не має певного напрямку: воно розсіюється й поширюється у всіх напрямках. Таке відбиття називається розсіяним (дифузійним).
Саме так відбивається світло від більшості тіл, завдяки чому ми можемо бачити тіла навколо нас.
Якщо ж поверхня гладка, то відбиття буде дзеркальним, тобто відбите світло утворює вузький пучок. Кут , утворений падаючим променем і перпендикуляром до поверхні, називають кутом падіння; кут?, утворений відбитим променем і перпендикуляром до поверхні, називають кутом відбиття.
2. Закон відбиття світла
На границі розділу двох середовищ відбувається порушення закону прямолінійного поширення світла. При цьому після відбиття промінь світла залишається в тій же площині, що й падаючий промінь. Для дзеркального відбиття світла виконується закон відбиття світла, установлений ще в ІІІ ст. до н. е.
Промінь падаючий, промінь відбитий і перпендикуляр до поверхні в точці падіння лежать в одній площині.
O Кут відбиття дорівнює куту падіння.
Хід променів під час відбиття світла має властивість оборотності: якщо точковий об’єкт і його зображення поміняти місцями, то променева картина відбиття не зміниться; зміниться при цьому лише напрямок променів.
3. Принцип Гюйгенса й закон відбиття світла
Закон відбиття світла можна одержати, скориставшись принципом Гюйгенса. Нехай плоска хвиля падає на границю розділу двох середовищ.
Напрямок поширення хвилі задамо променями A1A і B1B, які паралельні один до одного і перпендикулярні до хвильової поверхні AC. Різні ділянки хвильової поверхні досягають відбивної поверхні MN не одночасно: порушення коливань у точці A почнеться раніше, ніж у точці B? t = CB/, де – швидкість поширення хвилі. У момент, коли хвиля досягне точки B, вторинна хвиля із центром у точці A вже пошириться на деяку відстань і являтиме собою півсферу радіуса r = AD = ?t = CB.
Промені AA2 й BB2, перпендикулярні до хвильової поверхні DB, задають напрямок поширення відбитої хвилі. У прямокутних трикутниках ABD і BAC гіпотенуза AB загальна, катет AD дорівнює катету CB, отже, ці трикутники рівні. Тоді <DBA = <CAB, крім того, < = <CAB й <? = <DBA. Отже, кут падіння дорівнює куту відбиття?. Таким чином, ми вивели закон відбиття світла, використовуючи принцип Гюйгенса.
4. Плоске дзеркало
Закон відбиття світла справедливий для відбивної поверхні будь-якої форми: плоскої, сферичної й т. ін. Закон дзеркального відбиття справедливий для ідеальної плоскої поверхні.
O Відбивну поверхню називають плоским дзеркалом, якщо падаючий на неї пучок паралельних променів після відбиття залишається паралельним.
Якщо перед плоским дзеркалом знаходиться світна точка A, то із законів відбиття світла випливає: промені від цієї точки після відбиття утворюють розбіжний пучок, а продовження цих променів перетнуться в точці A1, розташованій за дзеркалом симетрично відносно точки A.
У цьому випадку точку A називають уявним зображенням точки A. Якщо частина відбитих променів потрапляє нам в очі, ми сприймаємо їх як ті, що вийшли із точки A1, тобто “побачимо” за дзеркалом світлову точку. Точно так само з окремих точок утворюється зображення протяжних предметів.
Зображення предмета в плоскому дзеркалі є уявним, рівним за розміром власне предмету; зображення розташоване симетрично предмету відносно площини дзеркала.
ПИТАННЯ ДО УЧНІВ У ХОДІ ВИКЛАДУ НОВОГО МАТЕРІАЛУ
Перший рівень
1. Завдяки чому ми бачимо предмети?
2. Чому плоске дзеркало віддає точне зображення предмета?
3. Які особливості має зображення предмета в плоскому дзеркалі?
4. Чому зображення в дзеркалі є уявним?
Другий рівень
1. Чим відрізняється дзеркальне відбиття від розсіяного?
2. За якого кута падіння променя на дзеркало падаючий і відбитий промені збігаються?
ЗАКРІПЛЕННЯ ВИВЧЕНОГО МАТЕРІАЛУ
1). Якісні питання
1. Чому не можна використовувати плоске дзеркало як кіноекран?
2. Як за допомогою законів відбиття побудувати зображення точкового джерела в плоскому дзеркалі?
2). Навчаємося розв’язувати задачі
1. Кут між падаючим і відбитим променями становить 80°. Чому дорівнює кут падіння променя?
2. Сонячний промінь відбивається від поверхні озера. Кут між падаючим променем і горизонтом удвічі більший, ніж кут між падаючими й відбитим променями. Чому дорівнює кут падіння променя?
3. Два плоских прямокутних дзеркала утворюють двогранний кут 150°. На відстані 10 см від лінії дотикання дзеркал і на однаковій відстані від кожного з них розташоване точкове джерело світла. Визначте відстань між уявними зображеннями джерела світла в дзеркалах.
ЩО МИ ДІЗНАЛИСЯ НА УРОЦІ
– Закон відбиття світла: промінь падаючий, промінь відбитий і перпендикуляр до поверхні в точці падіння лежать в одній площині. Кут відбиття дорівнює куту падіння.
– Відбивну поверхню називають плоским дзеркалом, якщо пучок паралельних променів, що падає на неї, після відбиття залишається паралельним.
– Зображення предмета в плоскому дзеркалі є уявним, дорівнює за розміром власне предмету; зображення розташоване симетрично предмету відносно площини дзеркала.
Домашнє завдання
1. Підр-1: § 39 (п. 2, 3, 4, 5); підр-2: § 19 (п. 2).
2. Зб.:
Рів1 № 13.2; 13.3; 13.16; 13.17.
Рів2 № 13.30; 13.31; 13.32; 13.34.
Рів3 № 13.33, 13.35; 13.66; 13.67.